Астрономы с помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб» обнаружили галактику, ставшую источником самого далекого из известных быстрых радиовсплесков. Открытие позволило ученым заглянуть в далекое прошлое Вселенной и приблизиться к разгадке происхождения загадочных космических сигналов, передает Astana TV со ссылкой на NASA.
Исследование, результаты которого опубликованы в научном журнале Science, показало, что радиовсплеск возник, когда возраст Вселенной составлял всего около 3 миллиардов лет.
Неожиданностью для исследователей стало то, что источником сигнала оказалась небольшая карликовая галактика, масса которой значительно меньше предполагаемой.
Быстрые радиовсплески, или FRB, представляют собой чрезвычайно короткие, но мощные вспышки радиоизлучения, приходящие из далекого космоса.
Они длятся всего несколько миллисекунд, а их происхождение до сих пор остается одной из загадок современной астрономии.
Впервые подобные сигналы обнаружили в 2007 году. С тех пор ученые зарегистрировали множество радиовсплесков, однако большинство из них происходят однократно и больше не повторяются.
4 марта 2024 года международная команда астрономов обнаружила необычный радиосигнал с помощью радиотелескопа MeerKAT в Южной Африке.
Он получил обозначение FRB 20240304B.
Первоначальные измерения показали, что сигнал пришел с огромного расстояния и, возможно, является самым далеким среди когда-либо зарегистрированных.
Но для подтверждения этой гипотезы необходимо было найти галактику, в которой произошла вспышка.
Ученые достаточно точно определили положение радиовсплеска на небе.
Однако даже крупнейшие наземные телескопы не смогли обнаружить галактику в предполагаемом месте его происхождения.
Тогда исследователи обратились к космическому телескопу «Джеймс Уэбб».
С помощью инфракрасной камеры NIRCam астрономы обнаружили слабую галактику именно там, откуда поступил радиосигнал.
Затем спектрограф NIRSpec позволил измерить ее красное смещение.
Полученное значение составило 2,148.
Это подтвердило, что радиовсплеск произошел примерно через 3 миллиарда лет после Большого взрыва.
Для сравнения, большинство ранее зарегистрированных быстрых радиовсплесков возникли на значительно более поздних этапах истории Вселенной.
Главным сюрпризом стало то, что найденная галактика оказалась совсем не такой, какой ее представляли астрономы.
Ученые ожидали увидеть крупную галактику с большим количеством звезд.
Вместо этого «Джеймс Уэбб» обнаружил небольшую карликовую галактику, активно формирующую новые звезды.
По оценкам исследователей, ее масса оказалась примерно в тысячу раз меньше ожидаемой.
Ведущий автор исследования Маниша Калеб из Сиднейского университета отметила, что результаты стали неожиданностью для научной команды.
В момент возникновения радиовсплеска Вселенная находилась в периоде, который астрономы называют «космическим полднем» — эпохе особенно интенсивного образования звезд.
При этом темпы звездообразования в обнаруженной галактике указывают, что большинство ее звезд могли сформироваться всего за 30 миллионов лет.
Открытие позволило исследователям по-новому оценить две основные гипотезы происхождения быстрых радиовсплесков.
Согласно первой, мощные сигналы могут возникать при слиянии двух нейтронных звезд.
Однако сближение таких звезд до столкновения обычно занимает миллиарды лет. Поэтому подобные события ожидаются преимущественно в более старых звездных системах.
Другая гипотеза связывает радиовсплески с магнетарами - молодыми нейтронными звездами, обладающими чрезвычайно сильным магнитным полем.
Магнетары могут возникать после взрыва массивных звезд в виде сверхновых. При определенных условиях они способны производить мощные вспышки радиоизлучения.
Обнаружение радиовсплеска в молодой галактике, где активно рождаются звезды, делает вторую гипотезу более вероятной для этого конкретного события.
По словам Маниши Калеб, результаты исследования указывают, что слияние нейтронных звезд крайне маловероятно в качестве причины FRB 20240304B.
Однако окончательно механизм возникновения радиовсплесков пока не установлен.
Помимо определения источника вспышки, исследователи получили информацию о космическом пространстве, через которое радиосигнал прошел на пути к Земле.
Быстрые радиовсплески могут выступать своеобразными космическими фонарями.
Проходя через межгалактическое пространство, их излучение взаимодействует с веществом и сохраняет следы этих взаимодействий.
Анализируя такие изменения, астрономы могут исследовать распределение материи и крупномасштабную структуру Вселенной.
В данном случае ученые обнаружили в радиосигнале следы прохождения через две космические структуры.
Первой стало ранее неизвестное скопление галактик на расстоянии около 3,5 миллиарда световых лет от Земли.
Второй - скопление Девы, расположенное примерно в 54 миллионах световых лет от нашей планеты.
Это показало, что быстрые радиовсплески могут использоваться не только для изучения их источников, но и для исследования вещества, находящегося между галактиками.
Исследователи предполагают, что радиотелескоп MeerKAT способен ежегодно обнаруживать несколько быстрых радиовсплесков, возникших в первой половине истории Вселенной.
С развитием новых радиотелескопов количество подобных открытий может увеличиться.
При этом «Джеймс Уэбб» будет играть важную роль в изучении галактик, из которых приходят такие сигналы.
Открытие FRB 20240304B стало важным шагом в исследовании ранней Вселенной. Ученые не только подтвердили происхождение самого далекого известного быстрого радиовсплеска, но и получили новые аргументы в пользу того, что подобные сигналы могут возникать благодаря молодым магнетарам. Обнаруженная карликовая галактика и следы космических структур на пути радиосигнала помогут астрономам лучше понять процессы, происходившие миллиарды лет назад.
