4 марта 2024 года радиотелескоп MeerKAT в Южной Африке зарегистрировал вспышку радиоволн, которая длилась всего несколько тысячных долей секунды. Спустя два с половиной года астрономы выяснили, откуда она пришла. Вспышка родилась, когда Вселенной было около 3 миллиардов лет, и летела к Земле больше 10 миллиардов лет. Это самый далёкий быстрый радиовсплеск из всех известных. Результат опубликован в журнале Science 8 октября 2026 года.
Загадочные щелчки из космоса
Быстрые радиовсплески открыли в 2007 году. Это короткие и очень мощные импульсы радиоизлучения. Они длятся миллисекунды, а приходят из других галактик. Большинство из них вспыхивает один раз и больше не повторяется, поэтому заранее навести на них телескоп невозможно. Их приходится ловить случайно.
Что именно их порождает, до сих пор точно не известно. «Быстрые радиовсплески интересны как раз тем, что мы не знаем, что их создаёт», — говорит руководитель исследования Маниша Калеб из Сиднейского университета.
Главных кандидатов два. Первый: магнитары. Так называют молодые нейтронные звёзды с чудовищно сильным магнитным полем, которые остаются после взрыва массивной звезды. Второй: слияния двух нейтронных звёзд, то есть столкновения старых звёздных остатков. Чтобы выбрать между ними, нужно понять, в каких галактиках рождаются вспышки.
Как нашли иголку в стоге сена
Новый всплеск получил имя FRB 20240304B, по дате обнаружения. Его заметила команда проекта MeerTRAP, которая в реальном времени просматривает данные MeerKAT. Этот телескоп состоит из 64 антенн, и благодаря этому он смог довольно точно указать, с какого места неба пришёл сигнал.
Дальше начались сложности. Крупнейшие наземные телескопы навелись на это место и не увидели там ничего. Галактика-хозяйка оказалась слишком тусклой. Тогда астрономы получили время на космическом телескопе «Джеймс Уэбб». Его инфракрасная камера разглядела слабое пятнышко почти точно там, где ожидалось. «И вдруг вот она: очень тусклая галактика почти ровно там, где мы ожидали увидеть источник всплеска», — вспоминает соавтор работы Темия Нанаяккара. По расчётам авторов, вероятность того, что вспышка пришла именно из этой галактики, составляет 97,5%.
Спектрограф «Уэбба» поймал в свете галактики линии кислорода и азота. По их сдвигу в красную сторону удалось точно измерить расстояние. Красное смещение составило 2,148. Значит, свет вышел оттуда примерно через 3 миллиарда лет после Большого взрыва. Для сравнения: Земля и Солнце появились лишь через 9 с лишним миллиардов лет после него, так что сигнал отправился в путь задолго до рождения нашей планеты.
Прежний рекордсмен, всплеск, найденный австралийским телескопом ASKAP и описанный в 2023 году, имел красное смещение около 1. Новая находка удвоила дальность, на которой астрономы умеют находить родные галактики быстрых радиовсплесков.
Неожиданный хозяин
Самое интересное оказалось не в расстоянии, а в самой галактике. Обычно быстрые радиовсплески находят в крупных галактиках, где активно рождаются звёзды. Учёные ждали чего-то похожего. «Мы думали, что это будет большая, хорошо сформировавшаяся галактика с множеством звёзд, а оказалась маленькая карликовая», — говорит Калеб.
Масса звёзд в этой галактике составляет всего около 10 миллионов масс Солнца. Это примерно в тысячу раз меньше, чем ожидали исследователи, и в тысячи раз меньше, чем у нашего Млечного Пути. Тяжёлых элементов в ней мало, около 10–20% от солнечного уровня. Это признак того, что галактика молода. При этом звёзды в ней рождаются очень бурно для такого размера. По оценкам авторов, большинство её звёзд могло появиться всего за 30 миллионов лет. По космическим меркам это мгновение.
Галактика жила в эпоху, которую астрономы называют «космическим полднем». Это время, когда Вселенная в целом рождала звёзды активнее всего за свою историю.
Что это говорит о природе всплесков
Молодость галактики стала главной уликой. Чтобы две нейтронные звезды слились, им нужно долго, часто миллиарды лет, сближаться по спирали. Поэтому такие события ожидают скорее в старых галактиках. А магнитар может появиться почти сразу после взрыва сверхновой, то есть там, где массивные звёзды рождаются и умирают прямо сейчас.
«Наша работа показывает, что крайне маловероятно, чтобы этот всплеск возник при слиянии двух нейтронных звёзд», — говорит Калеб. Это ещё один довод в пользу того, что хотя бы часть быстрых радиовсплесков порождают молодые магнитары. Окончательно загадку это не закрывает: вспышки могут иметь разное происхождение, и пока это лишь один, хоть и очень показательный, случай.
Фонарик, просвечивающий Вселенную
Быстрые радиовсплески полезны не только сами по себе. Пока радиоимпульс летит через космос, он проходит сквозь облака разреженного газа между галактиками. Свободные электроны в этом газе немного задерживают низкие радиочастоты по сравнению с высокими. Измерив эту задержку, можно узнать, сколько вещества встретилось на пути сигнала. Именно так астрономы ищут «потерянное» обычное вещество, которое рассеяно между галактиками и почти не светится.
Сигнал FRB 20240304B просветил газ примерно на протяжении 80% истории Вселенной. По дороге он, в частности, прошёл через скопление галактик в созвездии Девы и через группу галактик примерно в 3,5 миллиарда световых лет от нас, о которой раньше не знали. «Быстрый радиовсплеск — это почти как космический фонарик», — говорит астроном Хавьер Прохаска из Калифорнийского университета в Санта-Крусе.
Исследователи надеются найти ещё более далёкие вспышки. «Следующий шаг — отодвинуть эту границу ещё дальше и посмотреть, как близко мы сможем подобраться к первым поколениям звёзд», — говорит руководитель проекта MeerTRAP Бен Стапперс из Манчестерского университета.
Источники
Наука ближе, когда обсуждаем вместе.
Новые материалы, вопросы и подборки — в нашем Telegram.
