Ученые из США и Нидерландов во второй раз смогли точно установить источник отдельного быстрого радиовсплеска — сверхмощной вспышки длительностью в тысячные доли секунды. Источники такого импульса излучают в миллиарды раз больше энергии, чем Солнце. Всплеск исходил из галактики PSO J207.0643+72.4708, свет от которой шел до Земли примерно шесть миллиардов лет.

Отслеживание быстрых радиовсплесков (Fast Radio Burst, FRB) — достаточно сложная в техническом отношении задача. Как правило, они длятся несколько тысячных секунды, и если всплески не повторяются, то точно определить область неба, откуда они исходят, очень непросто. Впервые источник быстрого радиовсплеска, FRB 121102, ученые определили в 2017 году, и то именно благодаря тому, что он был повторяющимся, то есть радиотелескопы могли зафиксировать его более одного раза. Следующее достижение произошло только через два года — тогда ученые впервые определили источник одиночного быстрого радиовсплеска, FRB 180924. Однако поскольку сейчас ученые знают об этом явлении очень мало, каждое подобное обнаружение очень важно для астрономии. Новые сведения о FRB, в свою очередь, могут рассказать ученым о межгалактической среде, откуда эти радиоимпульсы приходят.

С помощью строящегося в США массива радиотелескопов Deep Synoptic Array авторы новой работы смогли во второй раз найти источник одиночного быстрого радиовсплеска. Массив помог выделить достаточно небольшой участок неба, где может находиться источник FRB. Затем ученые исследовали этот сектор с помощью 10-метрового оптического телескопа Обсерватории имени Кека, расположенного на Гавайях, и вычислили его родительскую галактику. Ею оказалась PSO J207.0643+72.4708, масса которой в триллион раз больше Солнца и несколько больше Млечного Пути. Скорость образования новых звезд в ней довольно низка — так же, как и в нашей Галактике.

Авторы работы отмечают, что этот фактор заметно отличает родительскую галактику нового источника быстрого радиовсплеска от карликовой галактики, откуда происходил повторяющийся FRB 121102. Новые звезды в ней образовывались гораздо быстрее, а свет от нее шел до Земли три миллиарда лет. Исходя из разницы между этими галактиками, ученые делают осторожное предположение о том, что источниками этих импульсов в разных галактиках могут быть разные объекты.

Наиболее вероятный их источник — нейтронные звезды, а точнее, одна из их разновидностей — магнитары (впервые это предположили российские ученые Сергей Попов и Константин Постнов еще в 2007 году). Диаметр этих объектов составляет 20—25 километров, однако масса достигает 2-3 солнечных. Они образуются при коллапсе обычных массивных звезд. Поскольку при схлопывании размеры звезды резко (в сотни тысяч раз) уменьшаются, а момент вращения остается, то такие нейтронные звезды обретают огромную плотность и скорость вращения. Одна чайная ложка их вещества весит сто миллионов тонн, а типичная скорость вращения — длина «года» нейтронной звезды — для магнитара меньше одной секунды. Для магнитара характерно очень мощное магнитное поле — до ста миллиардов тесла, то есть в сотни миллионов раз мощнее любого магнита, который пока смогло создать человечество. Например, если такую нейтронную звезду разместить на месте Луны, она мгновенно выведет из строя все банковские карты на Земле.

Другим источником FRB может быть плазма — ионизированный материал из газонасыщенных областей той или иной галактики. В сильном магнитном поле она интенсивно излучает в радиодиапазоне. Однако энергия от FRB очень велика, поэтому далеко не каждое магнитное поле может заставить плазму излучать в таком объеме. Ситуация с магнитным полем сверхмассивных черных дыр пока неясна в силу того, что они довольно слабо изучены. Но параметры быстрых радиовсплесков подразумевают, что их источник в диаметре не превышает сотен километров, а сверхмассивные черные дыры часто должны быть заметно больше, то есть на роль источника подобных радиовсплесков не годятся.

Предположение о разных источниках FRB астрономы подтверждают тем, что если в карликовой галактике с быстрым звездообразованием, подобно той, в которой находится источник FRB 121102, может находиться много магнитаров, то для крупных галактик с низким темпом звездообразования это менее вероятно. Дело в том, что нейтронные звезды образуются из обычных массивных звезд, а время их жизни измеряется миллионами лет. Если новые звезды в галактике образуются редко, то и нейтронных звезд там должно быть намного меньше.

Обнаружение повторяющегося источника быстрых радиовсплесков, FRB 121102, показало, что одноразовые коллапсы объектов не могут быть источником таких событий: если радиовсплеск приходит из одной и той же точки пространства систематически, значит, событие, которое его породило, не уничтожает источник. Теоретически на роль неразрушающихся источников радиоизлучения подходят магнитары — мощность их магнитного поля может оставаться огромной тысячи лет подряд. А вот «разовые» коллапсирующие кварковые звезды и иные, им подобные объекты, скорее не подходят: их объекты-предшественники должны разрушаться после коллапса.