Швидкі радіосплески (Fast Radio Bursts, FRB) — це надкороткі імпульси радіохвиль тривалістю близько мілісекунди, які несуть у собі унікальну інформацію про плазму, що пронизує наш Всесвіт. Ці сигнали відкривають нові горизонти у вивченні магнітних полів і розподілу газів у космічному просторі, адже вони дозволяють отримати дані, недоступні іншими методами спостережень.
У новій науковій роботі під керівництвом Маніши Калеб з Сіднейського університету описано відкриття швидкого радіосплеску FRB 20240304B, джерело якого розташоване на рекордній червоній зміні (redshift) 2,148 ± 0,001. Це означає, що сигнал був випущений всього через 3 мільярди років після Великого вибуху, тобто світло подорожувало понад 11 мільярдів років, перш ніж досягло Землі.
Сплеск FRB 20240304B було вперше зафіксовано 4 березня 2024 року за допомогою радіотелескопа MeerKAT, розташованого в Південній Африці. Унікальність цього відкриття полягає у надзвичайній відстані до джерела сигналу, що удвічі перевищує попередні максимальні значення для локалізованих FRB, і відкриває можливість дослідження іонізованої баріонної матерії, яка існувала приблизно у 80% історії Всесвіту.
Пошук галактики-господаря цього сигналу вимагав координації численних обсерваторій та аналізу архівних даних. Початкові наземні спостереження не дали результату, проте подальші спостереження за допомогою інструментів NIRCam та NIRSpec космічного телескопа Джеймса Вебба дозволили ідентифікувати галактику-господаря та виміряти її спектроскопічну червону зміну.
Розсіювання радіохвиль у просторі досягло приблизно 2330 парсеків на кубічний сантиметр, що вказує на надзвичайно далеке походження сигналу. Цей параметр відображає, наскільки сильно радіосигнал розтягнувся і затримався через взаємодію з вільними електронами у космосі, слугуючи своєрідним «відбитком пальця», який розкриває шлях сигналу через гігантські відстані.
Галактика-господар виявилася низькомасивною, молодою та нерівномірною за структурою, із активним зореутворенням. Це свідчить про те, що швидкі радіосплески можуть виникати у відносно короткі проміжки часу, наприклад, у результаті діяльності молодих магнетарів — нейтронних зірок з надпотужним магнітним полем. Це підтримує гіпотезу, що FRB мають походження саме від таких магнетарів, а не від явищ, які потребують мільярдів років для свого розвитку.
Важливо також те, що спостереження сигналу пролили світло на складні структури магнітних полів, що простягаються на гігапарасекові відстані. Радіохвилі проходили через різні космічні структури, зокрема через скупчення галактик Вірго та інші передні групи, кожна з яких залишила свій унікальний відбиток на сигналі.
Особливо цікаво, що FRB 20240304B виник під час періоду активного формування зірок у Всесвіті, який астрономи називають «космічним полуднем» — епохою, коли народжувалося найбільше зірок. Це відкриття свідчить про те, що швидкі радіосплески можуть слугувати потужним інструментом для вивчення процесів формування галактик у найактивніший період космологічної історії.
У міру запуску нових поколінь телескопів такі відкриття, як FRB 20240304B, відкривають захопливе майбутнє, де ці швидкоплинні сигнали з глибин космосу стануть своєрідними посланцями з далеких епох, допомагаючи вченим зрозуміти еволюцію Всесвіту від його молодості до сучасної структурованої форми.