Быстрые радиовспышки: как ученые пытаются разгадать загадку космических лазеров

В глубинах космоса иногда происходят загадочные явления, которые заставляют ученых задуматься о природе Вселенной. Одно из таких явлений — быстрые радиовспышки, которые испускают огромное количество энергии в виде узкого луча радиоволн. Эти вспышки длится всего доли секунды, но их мощность сравнима с энергией, которую Солнце излучает за год. Откуда берется такая энергия и как она превращается в космический лазер?

Долгое время ученые не могли ответить на эти вопросы, потому что быстрые радиовспышки были слишком редкими и кратковременными, чтобы их можно было изучить подробно. Большинство из них происходили в далеких галактиках, и их источники оставались неизвестными. Но в 2020 году произошло событие, которое изменило ситуацию: быстрая радиовспышка вспыхнула в нашей родной галактике, Млечном Пути, и ее путь удалось проследить до объекта, называемого магнетаром.

Магнетар — это один из самых экстремальных объектов в космосе. Это нейтронная звезда, которая обладает огромным магнитным полем, в миллион раз превышающим магнитное поле Земли. Магнетары возникают в результате взрывов сверхновых звезд, которые выбрасывают в космос свои внешние слои и оставляют от себя лишь плотное ядро. Это ядро сжимается под действием собственной гравитации до такой степени, что атомы в нем превращаются в нейтроны. Таким образом, магнетар — это гигантский шар нейтронов, имеющий диаметр около 20 километров и вращающийся со скоростью несколько оборотов в секунду.

Магнетары — это очень нестабильные и активные объекты, которые часто испускают вспышки рентгеновских и гамма-лучей, а также меняют свою скорость вращения. Иногда они внезапно ускоряются или замедляются, этот эффект называют «сбоями». Ученые полагают, что эти сбои связаны с тем, что внутри магнетара происходят сложные процессы, которые влияют на его поверхность. Например, внутренняя часть магнетара может находиться в состоянии сверхтекучести, а внешняя часть — быть твердой. Если эти две части разойдутся, то жидкость может передать энергию коре и вызвать трещины на поверхности магнетара. Это, в свою очередь, может привести к выбросу материи из недр магнетара в космос, что изменяет его массу и скорость вращения.

В 2020 году ученые обнаружили, что один из магнетаров в нашей галактике, названный SGR 1935+2154, стал источником быстрой радиовспышки. Это было первое наблюдение такого рода в нашей галактике, и оно дало ученым уникальную возможность изучить этот объект с помощью разных телескопов. В частности, два рентгеновских телескопа NASA, NICER и NuSTAR, наблюдали за магнетаром в течение нескольких часов и зафиксировали, что происходило на его поверхности и в его окрестностях до и после быстрой радиовспышки. Результаты этих наблюдений были опубликованы в журнале Nature и стали примером того, как телескопы NASA могут совместно отслеживать кратковременные события в космосе.

Ученые обнаружили, что быстрая радиовспышка произошла между двумя сбоями, когда магнетар внезапно ускорился, а затем замедлился. При этом скорость замедления была в 100 раз больше, чем когда-либо наблюдалось у магнетаров. Это указывает на то, что магнетар потерял значительную часть своей массы, возможно, из-за трещины на его поверхности. Кроме того, ученые заметили, что перед быстрой радиовспышкой магнетар испускал множество рентгеновских и гамма-вспышек, но ни одна из них не сопровождалась радиовспышкой. Это говорит о том, что для образования быстрой радиовспышки нужны какие-то особые условия, которые возникли во время замедления магнетара.

Какие именно условия нужны для того, чтобы магнетар стал источником быстрой радиовспышки? На этот вопрос ученые пока не могут дать точного ответа, потому что они наблюдали только одно такое событие в реальном времени. Возможно, роль играют разные факторы, такие как мощное магнитное поле магнетара, его скорость вращения, состояние его поверхности и окружения, а также взаимодействие с другими объектами в космосе. Некоторые из этих факторов могут не иметь никакого отношения к быстрой радиовспышке, а другие могут быть необходимыми или достаточными для ее образования. Чтобы разгадать эту тайну, ученым нужно больше данных и наблюдений.

Быстрые радиовспышки — это одно из самых интригующих и загадочных явлений в космосе, которое может дать нам новые знания о природе Вселенной и о физике высоких энергий. Они также могут помочь нам обнаружить новые типы объектов в космосе, которые мы еще не знаем. Магнетары — это один из примеров таких объектов, которые были открыты благодаря их вспышкам. Возможно, есть и другие источники быстрых радиовспышек, которые ждут своего открытия.

Для того, чтобы лучше понять, как рождаются космические лазеры, ученым нужно совершенствовать свои инструменты и методы наблюдения. Телескопы NASA, такие как NICER и NuSTAR, играют важную роль в этом процессе, потому что они могут наблюдать за разными видами излучения в космосе и совместно работать с другими телескопами. Благодаря этому ученые могут получать более полную и точную картину того, что происходит в глубинах космоса.