Разгадайте странную загадку быстрых радиовсплесков

Эта работа доказывает, что новые телескопы с уникальными возможностями, такие как ATA, могут по-новому взглянуть на выдающиеся загадки науки FRB.

Команда ученых Института SETI раскрыла новое понимание космической тайны, известной как быстрые радиовсплески (FRB). Открытие и детальное наблюдение повтора FRB 20220912A, выполненное на телескопической решетке Аллена (ATA) Института SETI, пролило свет на природу этих космических сигналов.

FRB — это короткие интенсивные вспышки радиоволн из глубокого космоса. Хотя большинство из них происходят только один раз, некоторые «ретрансляторы» посылают сигналы более одного раза, что еще больше затрудняет понимание их происхождения. За 541 час наблюдений исследователи зарегистрировали 35 быстрых радиовсплесков от ретранслятора FRB 20220912A. Наблюдения, проведенные с помощью ATA, охватывали широкий диапазон радиочастот и выявили удивительные закономерности. Все 35 FRB находятся в нижней части частотного спектра, каждый из которых имеет уникальную энергетическую подпись.

Динамические спектры (или «каскадные» структуры) всех всплесков FRB 20220912A были обнаружены с использованием массива телескопа Аллена, усредненных по частоте профилей импульсов и усредненных по времени спектров.
Заштрихованные красным области на графиках временных рядов обозначают период времени конкретных подвсплесков, а красные вертикальные линии обозначают границы соседних подвсплесков. Фото: Институт SETI.

Результаты наблюдений Института SETI

«Эта работа интересна, потому что она обеспечивает подтверждение известных свойств FRB и открытие некоторых новых», — сказала доктор София Шейх из Института SETI, постдокторант NSF MPS-Ascend и ведущий автор. «Мы сужаем источник быстрых радиовсплесков, например, до экстремальных объектов, таких как магнетары, но ни одна существующая модель не может объяснить все наблюдаемые до сих пор свойства. Было здорово стать частью первого исследования FRB, проведенного с ATA — Эта работа доказывает, что новые телескопы с уникальными возможностями, такие как ATA, могут по-новому взглянуть на выдающиеся загадки науки FRB.

Подробные результаты недавно опубликованы в журнале. Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества (MNRAS), демонстрирует интересное поведение FRB. Эти неоднозначные сигналы показывают сдвиг частоты вниз, связь между полосой пропускания и центральной частотой, а также изменения длительности пакета с течением времени. Команда также заметила то, о чем раньше не сообщалось: в течение двух месяцев наблюдений наблюдалось заметное снижение центральной частоты взрывов, что выявило неожиданный космический скользящий свист.

Два параметра набора данных FRB 20220912A — центральная частота и полоса пропускания — отображаются в зависимости от времени в MJD от начала кампании до ее конца (период времени около 60 дней). На панели а) показано, что центральная частота FRB снижается в ходе кампании (при этом остатки от подходящих и непараметрических рекомендаций LOWESS показаны ниже синим цветом). На панели b) показано такое же уменьшение пропускной способности с течением времени. Фото: Институт SETI.

Кроме того, исследователи использовали эти наблюдения, чтобы предсказать переломный момент для самого яркого FRB 20220912A, указывая на его вклад в общую скорость космического сигнала. Фактически именно этот объект был ответственен за небольшой процент всех мощных быстрых радиовсплесков на небе во время этих наблюдений.

В исследовании также изучались временные закономерности последовательностей всплесков, ища повторение внутри быстрых радиовсплесков и между ними. Никакой четкой закономерности обнаружено не было, что подчеркивало бы непредсказуемость этих небесных явлений.

Роль массива телескопов Аллена

Эта работа демонстрирует важную роль, которую ATA играет в разгадке тайн быстрых радиовсплесков. ATA обладает уникальной способностью записывать большое количество частотных каналов одновременно, даже если они расположены на большом расстоянии друг от друга – например, там, где одни частоты очень высокие, а другие очень низкие. Это позволяет проводить выборочные проверки по прибытии FRB, чтобы ограничить действия FRB одновременно на высоких и низких частотах. Постоянные обновления обещают больше возможностей одновременно видеть слабые быстрые радиовсплески на большем количестве частот, гарантируя, что ATA останется на переднем крае развития нашего понимания быстрых радиовсплесков.

Телескопическая решетка Аллена (ATA), расположенная в Радиоастрономической обсерватории Хэт-Крик, Калифорния, США. ATA управляется Институтом SETI, разработан как специальный инструмент для поиска технологических сигнатур и потенциально может стать мощным средством для изучения переходных процессов. Кредит: Джо Марвиа

«Приятно видеть, как ATA участвует в исследованиях FRB через три года после начала программы модернизации», — сказал доктор Ваэль Фарах, научный сотрудник проекта ATA в Институте SETI и соавтор. «ATA может похвастаться уникальными возможностями, которые используются во многих исследовательских проектах, включая быстрые переходные операции».

Это знаковое открытие представляет собой важный шаг вперед в продолжающихся поисках тайн экстремальных объектов во Вселенной. По мере того как ученые продолжают исследовать Вселенную, каждая уникальная особенность, которую мы обнаруживаем, приближает нас к пониманию происхождения и природы этих убедительных космических сигналов.

Ссылка: «Характеристика повторяющегося FRB 20220912A с использованием массива телескопов Аллена», София З. Шейх, Ваэль Фарах, Александр В. Поллак, Эндрю Б.В., Симеон, Мухаммад А. Шамма, Луиджи Ф. Круз, Рой Х. Дэвис, Дэвид Р. ДеБоер, Вишал Гаджар, Фил Карн, Джамар Китлинг, Венбин Лу, Марк Мастерс, Пранав Премнатх, Сара Шульц, Кэрол Шумейкер, Гурмехар Сингх и Майкл Снодграсс приняли участие Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества.
arXiv:2312.07756