By 
Час від часу астрономи бачать інтенсивний спалах радіохвиль із космосу — спалах, який триває лише мить, але виділяє за мілісекунди стільки ж енергії, скільки сонце за кілька років. Походження цих «швидких радіосплесків» є однією з найбільших загадок сучасної астрономії.
Не бракує ідей, щоб пояснити причину спалахів: каталог поточних теорій показує понад 50 потенційних сценаріїв. Ви можете вибрати високонамагнічені нейтронні зірки, зіткнення неймовірно щільних зірок або багато інших екстремальних або екзотичних явищ.
Як ми можемо зрозуміти, яка теорія правильна? Один зі способів — шукати більше інформації про сплески за допомогою інших каналів: зокрема, за допомогою брижів у тканині Всесвіту, які називаються гравітаційними хвилями. У новому дослідженні, опублікованому в The Astrophysical Journal, ми порівняли десятки спостережень швидких радіоспалахів з даними телескопів гравітаційних хвиль, щоб побачити, чи зможемо ми знайти зв’язки.
Астрономія гравітаційних хвиль
Якщо ви думаєте про телескопи, ви, ймовірно, думаєте про ті, які шукають електромагнітні сигнали, такі як світло, радіохвилі чи рентгенівські промені. Ці сигнали виробляють багато зірок та інших речей у космосі. Але пил і газ, у великій кількості в галактиках, в яких знаходяться зоряні системи, можуть затемнювати або блокувати ці сигнали.
Гравітаційні хвилі відрізняються: вони проходять прямо крізь речовину, тому ніщо не може стати їм на шляху. Астрономи наразі виявили гравітаційні хвилі від зіткнення систем компактних зірок, таких як чорні діри та нейтронні зірки, а також виявили двигуни, що стоять за спалахами гамма-випромінювання.
Що створює швидкі радіосплески?
Було помічено, що деякі швидкі радіосплески повторюються, але більшість із них розглядаються як поодинокі події. Що стосується повторюваних сплесків, недавнє одночасне спостереження рентгенівських променів і радіосплеску від сильно намагніченої нейтронної зірки в нашій галактиці Чумацький Шлях доводить, що цей тип зірок може виробляти швидкі радіосплески. Джерело неповторних повідомлень досі не встановлено.
Однак деякі теорії пов’язані з астрономічними об’єктами та подіями, які, як ми знаємо, виробляють сильні гравітаційні хвилі. Отже, якщо ми маємо уявлення про те, де і коли в небі відбувається швидкий радіосплеск, ми можемо провести цілеспрямований і чутливий пошук гравітаційних хвиль на тому самому ділянці неба.
Радіотелескоп CHIME
Щоб знайти нові докази того, що викликає швидкі радіосплески, я став одним із керівників цільового пошуку з використанням швидких радіосплесків, виявлених радіотелескопом CHIME в Канаді. Оскільки проєкт CHIME/FRB виявив сотні швидких радіосплесків, є хороший шанс зловити один із них досить близько до Землі, щоб його можна було спостерігати за допомогою гравітаційно-хвильового телескопа. Це важливо, оскільки швидкі радіосплески настільки яскраві, що їх можна побачити на відстані мільярдів світлових років набагато далі, ніж можуть бачити сучасні гравітаційно-хвильові обсерваторії.
Отже, що ми зробили та як ми це зробили? Команда проекту надала нам дані про кількасот швидких радіосплесків. Оскільки більшість цих даних досі не є загальнодоступною, ми підписали спеціальну угоду, згідно з якою не розголошуватимемо подробиці за межами пошукових груп.
Потім ми оцінили відстань до кожного швидкого радіосплеску і провели пошук даних про гравітаційні хвилі навколо 40 найближчих подій (які мали докази того, що вони знаходяться в межах діапазону детектора гравітаційних хвиль).
Наша пошукова група складалася з невеликої групи вчених з гравітаційно-хвильової обсерваторії LIGO в США, обсерваторії Virgo в Італії та співробітників команди CHIME/FRB, яка займається швидкими радіосплесками.
Ми шукали сигнали гравітаційних хвиль навколо положення на небі кожного неповторного швидкого радіосплеску приблизно в той час, коли він відбувався. Для цих неповторних швидких радіосплесків ми провели два види пошуку: один шукав відомі сигнали гравітаційних хвиль, наприклад сигнали від чорних дір або нейтронів, що стикаються, а інший, по суті, шукав будь-який незвичайний сплеск енергії.
Що стосується повторюваних сплесків, оскільки ми знаємо, що принаймні одне таке джерело пов’язане з намагніченою нейтронною зіркою, ми шукали той тип гравітаційно-хвильових сигналів, який ми могли б очікувати від ізольованої нейтронної зірки.
Що ми дізналися?
Ми щось виявили? Ну, не цього разу. Це не було таким вже сюрпризом, оскільки ми вважаємо, що швидкі радіосплески зустрічаються набагато частіше, ніж сигнали гравітаційних хвиль, що виявляються. Іншими словами, джерела гравітаційних хвиль викликатимуть лише невелику частину швидких радіосплесків.
Однак найближчий швидкий радіосплеск у нашій вибірці знаходився майже досить близько, щоб ми могли виключити можливість того, що він був викликаний зіткненням нейтронної зірки та чорної діри. Невизначеність відстані до сплеску означає, що ми не можемо остаточно його виключити, але нас обнадіює той факт, що чутливий діапазон детекторів гравітаційних хвиль наближається до відстані до швидких радіосплесків.
Що далі?
Незважаючи на відсутність остаточних результатів цього разу, майбутні пошуки можуть стати життєво важливою сходинкою до розуміння швидких радіосплесків.
Детектори гравітаційних хвиль стали більш чутливими, ніж коли ми проводили цей пошук, і продовжуватимемо вдосконалюватись у наступні роки. Це означає, що вони забезпечать більше охоплення в усьому космосі, тож ми зможемо перевірити набагато більшу вибірку швидких радіосплесків. Ми також націлюємося на майбутні швидкі радіосплески від відомого повторюваного джерела в нашій власній галактиці, згаданого вище.
Comments