Новое исследование предполагает, что магнетары - сильно намагниченные нейтронные звезды - могут быть причиной двух разных космических загадок: быстрых радиовсплесков и нейтрино высоких энергий, - пишет sciencenews.org со ссылкой на arXiv.org.
Более десяти лет астрономы ломали голову над происхождением быстрых радиовсплесков - коротких вспышек радиоволн, исходящих в основном из далеких галактик. В тот же период ученые также обнаружили нейтрино высоких энергий - призрачные частицы за пределами Млечного Пути, происхождение которых также неизвестно.
Новая теория предполагает, что два загадочных сигнала могут исходить от одного космического источника: высокоактивных намагниченных нейтронных звезд, называемых магнетарами. Если это так, то это может уточнить, насколько быстро происходят радиовсплески. Однако уловить одновременно нейтрино и радиовсплеск от одного и того же магнетара будет сложно, потому что такие нейтрино будут редкими и трудными для поиска, говорит астрофизик Брайан Мецгер из Колумбийского университета.
Тем не менее, «эта статья дает возможную связь между двумя, на мой взгляд, наиболее захватывающими загадками астрофизики», - добавляет астрофизик Джастин Ванденбрук из Университета Висконсин-Мэдисон, который занимается поисками нейтрино, но не участвовал в новой работе.
Было обнаружено более 100 быстрых радиовсплесков, но большинство из них находится слишком далеко, чтобы астрономы могли видеть, что движет вспышками энергии. Обсуждались десятки возможных объяснений, от столкновений звезд и сверхмассивных черных дыр до вращающихся звездных тел, называемых пульсарами, и пульсаров, вращающихся вокруг черных дыр. Некоторые астрономы даже называли в качестве причины сигналы от инопланетян.
Но в последние несколько лет магнетары стали главным претендентом. «Мы не знаем, что представляют собой двигатели быстрых радиовсплесков, но растет уверенность в том, что некоторая их часть исходит от горящих магнитаров», - говорит Метцгер.
Эта уверенность усилилась в апреле, когда астрономы обнаружили первый радиовсплеск, исходящий из галактики Млечный Путь. Взрыв произошел достаточно близко - примерно в 30 000 световых лет от нас, - чтобы астрономы могли проследить его происхождение до молодого активного магнетара под названием SGR 1935 + 2154. «Это действительно похоже на розеттский камень для понимания быстрых радиовсплесков», - говорит Ванденбруке.
Мецгер поясняет, что существует несколько способов, которыми магнетары могут излучать всплески. Взрывы радиоволн, например, могут исходить от поверхности нейтронной звезды. Или ударные волны, возникающие после того, как магнетар извергает мощную вспышку, подобную той, что излучается Солнцем, могут создавать радиоволны.
По словам Мецгера, только эти ударные волны могут вызывать нейтрино и быстрые радиовсплески одновременно. Это может происходить так: некоторые магнетары многократно излучают вспышки, обогащая окружающую среду заряженными частицами. Что особенно важно, каждая вспышка вырывала бы несколько протонов с поверхности нейтронной звезды. В других ситуациях магнетар может создать ореол электронов, но протоны будут исходить только от самого магнетара. Если у магнетара есть ореол электронов, добавление протонов к смеси создает основу для двойной дозы космических явлений.
Поскольку следующая вспышка сталкивается с протонами, выпущенными предыдущей, она ускоряет протоны и электроны в одном направлении с теми же скоростями. Этот «упорядоченный танец» электронов может вызвать быстрый радиовсплеск, преобразовывая энергию движения электронов в радиоволны, говорит Метцгер. И протоны могут пройти цепную реакцию, в результате которой на каждый протон образуется одно нейтрино высокой энергии.
Вместе с астрофизиками Ке Фангом из Стэнфордского университета и Беном Маргалитом из Калифорнийского университета в Беркли Мецгер рассчитал энергии любых нейтрино, которые были бы произведены быстрым радио-всплеском, наблюдаемым в апреле. Команда обнаружила, что эти энергии соответствуют тем, которые могут быть обнаружены нейтринной обсерваторией IceCube в Антарктиде.
Но IceCube не обнаружил никаких нейтрино от этого магнетара в апреле, говорит Ванденбрук, который с 2016 года искал признаки нейтрино от быстрых радиовсплесков в данных IceCube. И это не удивительно. Поскольку ожидается, что нейтрино от FRB будут редкими, их обнаружение будет сложной задачей и, вероятно, потребует особенно яркой вспышки магнетара, которая будет направлена прямо на Землю.
Ванденбруке не уверен, что увидит нейтрино и быстрый радиовсплеск
одновременно при своей жизни. Тем не менее, он настроен
оптимистично. «Даже обнаружение одного нейтрино от одного
быстрого радиовсплеска было бы открытием, и для получения
обнаруживаемого нейтрино потребуется всего один счастливый
быстрый радиовсплеск», - говорит он.
[Фото: sciencenews.org]
