Радиосигнал на всеки 16 дена: какво се знае за FRB 20180916B

Бързите радиоизблици (на английски fast radio bursts, FRB) са ярки импулси радиовълни, които траят милисекунди и идват от други галактики. Някои източници на такива изблици се повтарят, други засега са се чули само веднъж. В началото на 2020 г. екипът на проекта CHIME/FRB съобщи, че при един повторител изблиците не идват безредно, а в цикъл от около 16 дни. Източникът носи обозначението FRB 20180916B (в първите работи – FRB 180916.J0158+65). Предварителният текст на работата се появи в края на януари, а статията в „Nature“ излезе на 17 юни 2020 г.

Как намериха ритъма

Между 16 септември 2018 г. и 4 февруари 2020 г. радиотелескопът CHIME записа 38 изблика от този източник. Екипът потърси закономерност във времената им и я намери: период от 16,35 ± 0,15 денонощия. Авторите отбелязват, че истинският период може да е по-къс и 16,35 дни да е негов „псевдоним“ (на английски alias), тоест по-висока честота, която данните не различават.

Всички 38 изблика попадат в прозорец от 5 дни от цикъла, а половината – в прозорец от 0,6 дни. Извън него не бяха засечени изблици. Авторите допускат две обяснения: периодично изменение на самото излъчване или външно усилване и поглъщане. Според тях резултатът не е в полза на модели, които описват изблиците само като случайни, спорадични събития.

Къде се намира източникът

Повторителите позволяват целенасочено проследяване. На 19 юни 2019 г. екип с първи автор Б. Маркоте (B. Marcote) насочи към източника осем радиотелескопа от Европейската мрежа за интерферометрия с много дълга база (EVN) за 5,5 часа, на честота 1,7 GHz. В записите бяха засечени четири изблика, а по тях положението на източника беше определено с точност около 2,3 милиарксекунди.

Положението съвпадна с галактиката SDSS J015800.28+654253.0. Спектърът ѝ, снет с телескопа „Джемини Север“, даде червено отместване z = 0,0337 ± 0,0002, тоест светимостно разстояние 149,0 ± 0,9 мегапарсека (около 490 милиона светлинни години). По думите на авторите това е най-близкият известен източник на FRB с надеждно определена галактика гостенин и измерено червено отместване: около шест пъти по-близо от първия известен повторител, FRB 121102.

Гостенинът е спирална галактика, гледана почти отгоре, със звездна маса около 10¹⁰ слънчеви, сравнима с тази на Млечния път. Изблиците идват от ярка зона на звездообразуване на около 7 дъгови секунди (проекция около 4,7 kpc) от ядрото. Първият повторител е в малка джудженска галактика, така че разликата е голяма. Около FRB 20180916B няма постоянен радиоизточник като онзи около FRB 121102: ако съществува, той е поне 400 пъти по-слаб. Измерената Фарадеева ротационна мярка е с три порядъка по-ниска. Изводът на авторите е, че повторителите са разнообразни по светимост, по галактики и по околна среда.

Магнетарът от Млечния път

На 28 април 2020 г. от магнетара SGR 1935+2154 в нашата галактика дойде изблик, подобен на FRB. Магнетарите са неутронни звезди с повърхностно магнитно поле над 10¹⁴ гауса. Групата на Кристофър Бохенек (Christopher Bochenek) го улови с масива STARE2 в обхвата 1281–1468 MHz при флуенс 1,5 ± 0,3 MJy·ms. Енергията му е около 4000 пъти по-голяма от тази на всеки по-рано наблюдаван радиоизблик от нашата галактика със сходна продължителност, но около 40 пъти по-малка от най-слабия известен тогава извънгалактичен FRB. Избликът съвпадна с рентгенов. Авторите заключават, че активни магнетари като този могат да произвеждат FRB, видими от извънгалактични разстояния.

Това не обяснява 16-дневния ритъм. Изблик от Млечния път показва какъв може да е източникът, но не и защо един повторител би работил по часовник.

Какво показаха следващите наблюдения

През август 2021 г. в „Nature“ екип с първи автор Инес Пастор-Марасуела (I. Pastor-Marazuela) засече FRB 20180916B с телескопите Apertif и LOFAR чак до 120 MHz, а дотогава изблици от FRB бяха регистрирани в обхвата от около 300 MHz до 8 GHz. Прозорецът на активност е по-тесен и настъпва по-рано при по-високите честоти. Авторите посочват, че това е обратното на предвиденото от модели, при които излъчването взаимодейства с вятъра в двойна система. При еднакъв флуенс източникът е по-активен под 200 MHz, отколкото на 1,4 GHz.

Анализът на 60 изблика от CHIME, публикуван през 2023 г. от екип с първи автор Кетан Санд (K. R. Sand), показа, че броят на изблиците съответства на Поасонов (случаен) процес, а периодът не е променен: горната граница за скоростта на изменението му е 1,5 × 10⁻⁴ дни на ден. Дисперсионната мярка варира с не повече от около 1 pc/cm³, а времето на разсейване – от около 0,16 до над 2 ms, без ясна връзка с фазата на цикъла. Авторите смятат, че това е аргумент срещу модели с масивен спътник.

Ритъмът, който още няма обяснение

Откритието от 2020 г. остава в сила: FRB 20180916B има период около 16,3 дни и е в галактика, сравнима с нашата. Но от това, че изблиците следват часовник, не следва какъв е часовникът. Магнетар от Млечния път даде подобен, макар по-слаб изблик, а моделите с масивен спътник бяха поставени под съмнение от две работи. Какво задава 16-дневния ритъм, тези източници не казват.