Происхождение этих быстрых радиовсплесков является тайной
Время от времени астрономы замечают мощную вспышку радиоволн из космоса — вспышку, которая длится всего несколько мгновений, но излучает столько же энергии за миллисекунду, сколько Солнце за несколько лет. Происхождение этих «быстрых радиовсплесков» является одной из величайших загадок современной астрономии. Нет недостатка в идеях для объяснения причин всплесков: каталог текущих теорий показывает более 50 потенциальных сценариев. Вы можете выбирать между сильно намагниченными нейтронными звездами, столкновениями невероятно плотных звезд или многими другими экстремальными или экзотическими явлениями. Как мы можем выяснить, какая теория верна? Один из способов — искать дополнительную информацию о всплесках, используя другие каналы: в частности, используя рябь в ткани Вселенной, называемую гравитационными волнами. В новом исследовании, опубликованном в The Astrophysical Journal, мы сопоставили десятки наблюдений быстрых радиовсплесков с данными гравитационно-волновых телескопов, чтобы посмотреть, сможем ли мы найти какие-либо связи.
Если вы думаете о телескопах, вы, вероятно, думаете о тех, которые ищут электромагнитные сигналы, такие как свет, радиоволны или рентгеновские лучи. Многие звезды и другие объекты в космосе производят эти сигналы. Но пыль и газ, изобилующие в галактиках, в которых расположены звездные системы, могут затемнять или блокировать эти сигналы. С гравитационными волнами дело обстоит иначе: они проходят сквозь материю, поэтому ничто не может им помешать. На данный момент астрономы обнаружили гравитационные волны от сталкивающихся систем компактных звезд, таких как черные дыры и нейтронные звезды, а также обнаружили двигатели, вызывающие гамма-всплески. У нас также есть основания полагать, что быстрые радиовсплески могут создавать сигналы гравитационных волн. Было замечено, что некоторые быстрые радиовсплески повторяются, но большинство из них рассматриваются как одиночные события. Что касается повторяющихся всплесков, недавнее одновременное наблюдение рентгеновских лучей и радиовсплеска от сильно намагниченной нейтронной звезды в нашей галактике Млечный Путь доказывает, что этот тип звезд может производить быстрые радиовсплески. Источник неповторяющихся сообщений до сих пор не установлен.
Однако некоторые теории связаны с астрономическими объектами и событиями, которые, как мы знаем, производят сильные гравитационные волны. Итак, если у нас есть представление о том, где и когда в небе происходит быстрый радиовсплеск, мы можем провести целенаправленный и чувствительный поиск гравитационных волн на одном и том же участке неба. Чтобы найти новые доказательства того, что вызывает быстрые радиовсплески, я стал одним из руководителей целевого поиска с использованием быстрых радиовсплесков, обнаруженных радиотелескопом CHIME в Канаде. Поскольку проект CHIME/FRB обнаружил сотни быстрых радиовсплесков, есть хороший шанс поймать один из них достаточно близко к Земле, чтобы его можно было наблюдать с помощью гравитационно-волнового телескопа. Это важно, поскольку быстрые радиовсплески настолько ярки, что их можно увидеть на расстоянии миллиардов световых лет — гораздо дальше, чем могут видеть современные гравитационно-волновые обсерватории.
Итак, что мы сделали и как мы это сделали? Команда проекта предоставила нам данные о нескольких сотнях быстрых радиовсплесков. Поскольку большая часть этих данных до сих пор не является общедоступной, мы подписали специальное соглашение, согласно которому не будем разглашать подробности за пределами поисковых групп. Затем мы оценили расстояние до каждого быстрого радиовсплеска и провели поиск данных о гравитационных волнах вокруг 40 ближайших событий (которые имели доказательства того, что они находятся в пределах диапазона детектора гравитационных волн). Наша поисковая группа состояла из небольшой группы ученых из гравитационно-волновой обсерватории LIGO в США, обсерватории Virgo в Италии и сотрудников команды CHIME/FRB, занимающейся быстрыми радиовсплесками. Мы искали сигналы гравитационных волн вокруг положения на небе каждого неповторяющегося быстрого радиовсплеска примерно в то время, когда он происходил. Для этих неповторителей мы провели два вида поиска: один искал известные сигналы гравитационных волн, например сигналы от сталкивающихся черных дыр или нейтронов, а другой, по сути, искал любой необычный всплеск энергии. Что касается повторяющихся всплесков, поскольку мы знаем, что по крайней мере один такой источник связан с намагниченной нейтронной звездой, мы искали тот тип гравитационно-волновых сигналов, который мы могли бы ожидать от изолированной нейтронной звезды.
Мы что-нибудь обнаружили? Ну, не в этот раз. Это не было таким уж сюрпризом, поскольку мы считаем, что быстрые радиовсплески встречаются гораздо чаще, чем обнаруживаемые сигналы гравитационных волн. Другими словами, источники гравитационных волн будут вызывать лишь небольшую часть быстрых радиовсплесков. Однако ближайший быстрый радиовсплеск в нашей выборке находился почти достаточно близко, чтобы мы могли исключить возможность того, что он был вызван столкновением нейтронной звезды и черной дыры. Неопределенность расстояния до всплеска означает, что мы не можем его окончательно исключить, но нас обнадеживает тот факт, что чувствительный диапазон детекторов гравитационных волн приближается к расстоянию до быстрых радиовсплесков. Несмотря на отсутствие окончательных результатов на этот раз, будущие поиски могут стать важной ступенькой к пониманию быстрых радиовсплесков. Детекторы гравитационных волн стали более чувствительными, чем когда мы проводили этот поиск, и будут продолжать совершенствоваться в ближайшие годы. Это означает, что они позволят расширить охват космоса, и мы сможем протестировать гораздо большую выборку быстрых радиовсплесков. Мы также нацелены на будущие быстрые радиовсплески от известного повторяющегося источника в нашей галактике, упомянутого выше.
