Вот уже более десяти лет так называемые быстрые радиовсплески (FRB) озадачивают учёных. Эти ультракороткоживущие яркие вспышки радиоволн в небе происходят весь день, но никто пока не знает, что их вызывает.
И хотя FRB всё ещё остаётся загадкой, новые наблюдения этого странного явления могут действительно помочь астрономам узнать больше о наших собственных галактических окрестностях. В новом исследовании, представленном на пресс-конференции на 241-м собрании Американского астрономического общества, группа астрономов из Калифорнийского технологического института сообщила об измерении массы нашего Млечного Пути с помощью FRB — и оказалось, что наша галактика легче, чем ожидалось.
Астрономы Калифорнийского технологического института построили обсерваторию под названием Deep Synoptic Array (DSA), состоящую из 110 радиоантенн, расположенных в долине Оуэнс в Центральной Калифорнии на исконных землях племени Big Pine Paiute, чтобы проводить там более точные измерения FRB.
Их цель — точно определять местоположение на небе каждого наблюдаемого ими FRB, чтобы постараться выяснить, откуда возникают эти вспышки. Эта задача требует очень детального разрешения — эквивалента обнаружения десятицентовой монеты на поверхности Луны.
В то же время антенны должны обследовать большой участок неба, чтобы иметь хоть какую-то надежду обнаружить чрезвычайно короткие вспышки. Съёмка большого участка неба требует обработки большого количества данных, поэтому компьютеры обсерватории обрабатывают 24 гигабайта в секунду. Это далеко за пределами возможностей большинства компьютеров, с которыми мы взаимодействуем в обычной жизни; это было бы похоже на одновременную потоковую передачу 28 тыс. фильмов Netflix.
В долгосрочной перспективе астрономы надеются построить в пустыне Невада ещё более совершенную обсерваторию FRB, которая будет иметь название DSA-2000 — массив из двух тысяч радиотарелок. Но даже уже существующая DSA является мощным инструментом для наблюдения FRB.
«Сейчас DSA является ведущим в мире инструментом для этой цели, — сказал Викрам Рави (Vikram Ravi), астроном Калифорнийского технологического института, на пресс-конференции.
Только в 2022 году, в первый год своей работы, DSA-110 помогла астрономам обнаружить точное месторасположение 30 FRB, что превосходит 21 раз, который учёные ранее отследили за годы, прошедшие с момента обнаружения первого FRB в 2007 году.
По словам Рави, возможность точного определения особенно важна.
«Выяснив, на что похожа среда FRB, мы можем кое-что сказать об их происхождении», — объяснил специалист.
Стоит отметить, что эти наблюдения не только дают астрономам ключ к разгадке тайны FRB, но и раскрывают невидимую материю вокруг нас.
«Как оказалось, более 80% барионной материи — не тёмной материи, а на самом деле такой материи, как мы с вами — невидимы в ближайшей вселенной», — сказал Рави.
Эта скрытая материя действительно рассредоточена, поэтому нашим телескопам трудно её узреть. (Тёмная материя — это таинственная субстанция, которую астрономы не могут наблюдать напрямую, но видят её благодаря её гравитационному следу в галактиках.)
По мере того, как радиоволны распространяются от далеких галактик к нашим антеннам на Земле, определённые частоты волн будут задерживаться — показатель того, сколько материала находится между наблюдателем и FRB. Данные DSA показали, что в нашем Млечном Пути гораздо меньше обычной материи, чем ожидали астрономы. Исследователи обнаружили, что в то время как большая часть Вселенной состоит примерно из 16% обычной материи и 84% тёмной материи, наш Млечный Путь состоит менее чем из 10% обычной материи и более чем из 90% тёмной материи.
Эта неожиданная лёгкость вполне может намекать на взрывы в прошлом нашей галактики.
«Эти результаты убедительно подтверждают сценарии, предсказанные моделированием формирования галактик, когда процессы обратной связи вытесняют материю из гало галактик», — отметил Рави в заявлении. Эти процессы являются «фундаментальными для образования галактик, посредством которых материя циклически попадает в галактики и выбрасывается из них», добавил он.
Это только первый год наблюдений с помощью совсем недавно созданной DSA, которая была введена в эксплуатацию в феврале 2022 года, при этом обсерватория всё ещё набирает обороты, и только 63 из 110 тарелок участвуют в новом исследовании. Так что, вероятно, данная калифорнийская долина в состоянии сотворить гораздо больше открытий, а не только помочь в разгадке истории FRB.
Добавим, что это исследование было принято к публикации в The Astrophysical Journal и доступно для чтения на сервере препринтов arXiv.org.
