Находка может помочь ученым разобраться в природе редкой группы космических объектов, известных как долгопериодические радиоисточники. Их происхождение до сих пор остается загадкой. Результаты исследования опубликованы на научном сервере arXiv, а подробности открытия приводит издание ScienceAlert, передает МойГород.
Загадочные сигналы, которые появляются раз в несколько десятилетий
История изучения подобных радиоисточников началась еще в сентябре 2002 года. Тогда астроном Скотт Хайман из колледжа Суит-Брайар зарегистрировал пять мощных радиоимпульсов, поступавших из центральной области Млечного Пути. Сигналы повторялись с интервалом ровно 77 минут, но после пятой вспышки источник перестал проявлять активность.
Ученый долгие годы пытались обнаружить другие объекты с похожим поведением, однако без особого успеха. Лишь спустя два десятилетия стало понятно, что это явление не является единичным случаем.
Астрономы обнаружили целую группу источников, которые испускают яркие радиосигналы через необычно продолжительные промежутки времени — от десятков минут до нескольких часов. Их назвали долгопериодическими транзиентами, или радиоисточниками переменного излучения.
Одним из первых объектов этой группы стал источник GLEAM-X J1627−5235. Его наблюдали еще в 2018 году, а об открытии сообщили в 2022-м. С тех пор исследователи обнаружили около десятка подобных объектов, включая тот самый источник, который Хайман зарегистрировал в 2002 году. Однако объяснить природу этих сигналов пока не удалось.
Почему ученые не могут объяснить происхождение сигналов
Главная сложность заключается в необычно больших промежутках между вспышками. Известные астрономам пульсары — быстро вращающиеся нейтронные звезды — также испускают радиоволны регулярными импульсами. Их часто сравнивают с космическими маяками: звезда вращается, а ее направленный радиолуч периодически проходит через Землю, попадая в поле зрения телескопов.
Однако обычные пульсары вращаются гораздо быстрее. При настолько медленном вращении, какое предполагается у долгопериодических источников, им было бы трудно создавать условия для мощного радиоизлучения.
Еще одна возможная версия связана с магнетарами — нейтронными звездами, обладающими чрезвычайно сильными магнитными полями. Они способны производить мощные вспышки излучения.
Также ученые рассматривают белые карлики — плотные остатки звезд, которые могут вращаться значительно медленнее нейтронных звезд. Если такой объект находится в двойной системе и взаимодействует со звездой-компаньоном, это может вызывать интенсивные радиосигналы. Некоторые долгопериодические источники уже удалось связать с подобными системами.
Но ни одна из гипотез пока не объясняет поведение всех обнаруженных объектов. Они отличаются продолжительностью импульсов, периодичностью и другими характеристиками. Поэтому исследователи допускают, что за внешне похожими сигналами могут скрываться совершенно разные физические процессы.
Два сигнала за один цикл: что обнаружили радиотелескопы
Новая находка Скотта Хаймана позволила приблизиться к разгадке. В 2022 году астроном занимался поиском миллисекундных пульсаров, которые могли бы помочь объяснить избыток гамма-излучения из центра Млечного Пути. Изучая архивные данные южноафриканского радиотелескопа MeerKAT, он заметил источник, испускавший необычно редкие, но, по всей видимости, регулярные импульсы.
Затем выяснилось, что в тот же день за этим участком неба наблюдал и австралийский радиотелескоп ASKAP. Его десятичасовая запись подтвердила периодичность сигналов — 62,2 минуты.
Объект получил обозначение LPT J1555−5631. Однако самое интересное обнаружилось при более подробном анализе излучения.
Оказалось, что за каждый цикл источник испускал не один, а два отдельных импульса. Один из них продолжался значительно дольше другого, хотя максимальная яркость обоих была примерно одинаковой.
Еще более необычными оказались свойства радиоволн. У первого сигнала круговая поляризация была направлена в одну сторону, а у второго — в противоположную. Иными словами, радиоволны двух импульсов имели противоположную направленность вращения электрического поля.
Исследователи предполагают, что излучение возникает вблизи двух магнитных полюсов объекта. При этом его магнитная ось, вероятно, расположена почти перпендикулярно оси вращения.
Но и здесь обнаружилась странность. Если бы магнитное поле имело простую структуру с двумя противоположными полюсами, импульсы должны были бы разделяться половиной полного оборота — 180 градусами. Однако фактическое угловое расстояние между ними составило всего 165,4 градуса.
Это отклонение может указывать на гораздо более сложную структуру магнитного поля, чем у обычного объекта с двумя противоположными магнитными полюсами. Таким образом, особенности радиосигналов позволяют исследовать свойства источника, который астрономам пока не удалось обнаружить даже в видимом диапазоне.
Почему загадочный источник внезапно замолчал
Остается еще один вопрос: почему подобные объекты способны испускать мощные сигналы с почти идеальной регулярностью, а затем внезапно прекращают активность?
Источник LPT J1555−5631 наблюдался в течение примерно 15 часов в мае 2022 года. До этого и после указанного периода его радиоизлучение обнаружить не удалось, несмотря на изучение архивных данных за несколько лет.
Большинство других известных долгопериодических источников также не проявляли активности после первоначальных наблюдений. Однако есть исключения. Например, объект GCRT J1745−3009, который Хайман обнаружил еще в 2002 году, впоследствии снова подавал сигналы. Повторную активность зафиксировали и у двух других источников.
Исследователи предполагают, что переходы между активным и спокойным состояниями могут быть связаны с изменениями магнитосферы — области вокруг космического объекта, в которой определяющую роль играет его магнитное поле. Однако пока это лишь возможное объяснение.
Чтобы окончательно разобраться в природе загадочных сигналов, астрономам необходимо обнаружить больше подобных объектов и сопоставить их характеристики. Это поможет выяснить, относятся ли они к одной разновидности нейтронных звезд или белых карликов, представляют собой несколько разных типов космических объектов либо указывают на существование явления, которое наука пока не может объяснить.
