Краткая история быстрых радиовсплесков
С. Б. Попов/ГАИШ, Москва, 12 мая 2023

Задача естественных наук все лучше узнавать, как устроен мир. Астрофизика не исключение. Что это означает? На мой взгляд, это значит, что мы хотим получить все более и более хорошее теоретическое описание природы. Потому что, понять это уложить у себя в голове так, чтобы мы могли не только описывать, но и предсказывать. А что значит хорошее?

• >> Краткая история быстрых радиовсплесков   (С. Б. Попов/ГАИШ, Москва, 12.05.2023 22:45, 7.5 КБайт, ответов: 1) Задача естественных наук все лучше узнавать, как устроен мир. Астрофизика не исключение.

  Что это означает? На мой взгляд, это значит, что мы хотим получить все более и более хорошее теоретическое описание природы. Потому что, понять это уложить у себя в голове так, чтобы мы могли не только описывать, но и предсказывать. А что значит хорошее? Конечно, это значит логически непротиворечивое, стройное, красивое, лаконичное. Но самое главное адекватное. Адекватное чему? Наблюдениям! Соответственно, хотя цель теоретическое описание, но драйвером и контролером всегда являются наблюдения, если мы говорим об астрофизике, и эксперимент в других естественных науках. Не удивительно, что в астрономии (и не только в ней) мы так ценим новые открытия. Особенно те, что ставят перед нами новые сложные вопросы, требующие новых объяснений, новых концепций и идей. Перед нами это перед теоретиками.

  В 2007 году был открыт новый класс астрономических явлений быстрые радиовсплески. Первое событие нашли совершенно случайно, обрабатывая с помощью новой методики архивные наблюдения самого начала 21 века, полученные на 64-метровом радиотелескопе в Австралии. Это был короткий несколько миллисекунд, - но ОЧЕНЬ яркий всплеск, пришедший буквально ниоткуда. Точно определить направление на источник был невозможно: неопределенность кружок размером чуть меньше лунного диска. По астрономическим мерках это не очень хорошая точность. Но в любом случае, в этой области неба нет ничего суперпримечательного.

  
  Первый всплеск. Из работы Lorimer et al. Science 318, 777 (2007).

  Поскольку всплеск нашли в данных обзора, сразу стало ясно, что таких событий должно быть много тысячи всплесков в день на всем небе. Просто раньше технологии не позволяли их обнаруживать. Да и сейчас регистрируется лишь несколько событий в день, потому что радиотелескопы не умеют осматривать сразу все небо с высокой чувствительностью к очень коротким событиям. Второй всплеск обнаружили лишь в 2012-м году, но энтузиазма он по ряду причин не вызвал. Прорыв случился еще через год. Четыре новых очень достоверных регистрации быстрых радиовсплесков. Тут теоретики засуетились.

  
  Второй всплеск. Из работы arXiv: 1206.4135

  Конечно, гипотезы выдвигали и в 2007 г. В том числе экзотические, такие как пересоединение космической струны. Забегая вперед, можно сказать, что осенью 2007-го была выдвинута и правильная гипотеза что новые всплески связаны с очень мощными вспышками магнитаров. Это нейтронные звезды с сильными магнитными полями, и активность этих объектов связана с выделением энергии магнитного поля . В нашей Галактике мы знаем примерно три десятка таких объектов, и один из них в 2004 годы выдал гипервспышку, став на десятую долю секунды ярче всей Галактики. Поэтому не удивительно, что появилась гипотеза о том, что гипервспышки далеких магнитаров могут легко объяснить все основные свойства нового необычного всплеска.

  
  Четыре всплеска, открытые в 2013 году. Из работы arXiv: 1307.1628.

  Итак, в 2013 годы теоретики стали выдвигать гипотезу за гипотезой. (Да, вы правы инопланетян тоже не забыли, была и такая идея.) Их быстро набралось около двух десятков (и это если не вникать в детали!). Это нормальная работа для теоретика. Но гипотезы надо не только придумывать, не только развивать и совершенствовать, но и проверять. И тут слово за наблюдателями.

  
  64-метровый австралийский радиотелескоп.

  К австралийскому телескопу в поисках новых всплесков присоединились другие инструменты по всему миру. Большим успехом стало обнаружение источника, который выдавал (и выдает) всплеск за всплеском. Обнаружить их помог уже 300-метровый телескоп в Арэсибо. Более того, с помощью системы радиотелескопов VLA для этого источника удалось очень точно определить координаты. Оказалось, что он находится в карликовой галактике с высоким темпом звездообразования на расстоянии около 3 млрд световых лет от нас. Это означает, что мощность всплеска колоссальная. И это только в радио! Природа устроена так, что обычно, если есть радиовсплеск, то есть еще более мощное энерговыделение в других частях спектра. Вот только заметить это иногда трудно, потому что в других диапазонах 300-метровых телескопов у нас нет.

  
  300-метровый телескоп в Аресибо.

  Увидеть одновременно радиовспышку и всплеск в другом диапазоне удалось только в апреле 2020 года от источника в нашей Галактике. Это был один из хорошо известных магнитаров. Радиовсплеск зафиксировали две установки: CHIME в Канаде и STARE2 в США. А вспышку жесткого излучения рентгеновского и гамма, - зарегистрировали сразу четыре детектора на разных спутниках: итальянский AGILE, европейский Integral, китайский HMXT и российский детектор Конус на американском спутнике Wind. Так магнитарная гипотеза, выдвинутая в 2007 году, получила свое подтверждение.

  Итак, это магнитары. Но это не значит, что тема закрыта. Все только начинается! Мы до сих пор не знаем, как возникают такие вспышки, где генерируется радиоизлучение. К тому же оказалось, что обычный способ образования магнитаров коллапс ядра массивной звезды, сопровождающийся вспышкой сверхновой, - не может объяснить всех данных. Поэтому нужны новые наблюдения и новые усилия теоретиков. Сейчас известно уже около 1000 одиночных вспышек и полсотни источников, от которых наблюдалось по нескольку вспышек. От четырех супер-источников зарегистрировано уже по тысячи отдельных всплесков! Теоретические модели становятся все более детальными и интересными. Кажется, что вот-вот и мы все про эти всплески узнаем .

  
  Всплеск магнитара в нашей Галактике. Показаны кривые блеска по данным Конус-Wind. Голубые полосы - время прихода радиоимпульсов. Из работы arXiv: 2005.11178.

  Даже когда мы полностью разберемся с физикой и происхождением источников быстрых радиовсплесков, мы о них не забудем. Потому что такие события оказались очень полезны для астрономов и физиков. Всплески просвечивают межзвездную, окологалактическую и межгалактическую среду, через которую им приходится пролететь на пути к Земле. Это уникальный источник информации. В будущем, когда число источников, для которых определены материнские галактики, возрастет они станут важным источником информации о космологических параметрах. Наконец, поскольку излучение идет к нам долго, с больших расстояний, всплески можно использовать для проверки фундаментальных теорий. Уже сейчас самый жесткие ограничения на массу фотона и на нарушения некоторых предсказаний общей теории относительности получают именно благодаря наблюдениям быстрых радиовсплесков. Может быть, в будущем они и еще для чего-нибудь пригодятся, не исключено, что даже для народного хозяйства. В астрономии так бывает.

• Re: Краткая история быстрых радиовсплесков   (Олег Петров, 16.09.2023 20:34, 39 Байт) Спасибо, как всегда все очень интересно