Нейтронные звезды. Как понять зомби из космоса - Москвич Катя

И именно в этот момент короткая вспышка радиоизлучения впервые исполнила свою партию на бис.

5 ноября 2015 года стояла солнечная, но прохладная погода. Астрофизик из Корнелла Шами Чаттерджи только-только сел за свой стол, как на экране появилось электронное письмо. Он взглянул на тему, показавшуюся ему довольно скучной: “Небольшой интересный факт, касающийся вспышки Спитлер”, и сначала не придал сообщению особого значения. Электронное письмо, отправленное аспирантом Университета Макгилла в Монреале по имени Пол Шольц, было разослано примерно сорока корреспондентам из его списка рассылки, в том числе и Чаттерджи. Все сорок были астрономами, принимавшими участие в анализе данных из крупнейшего на сегодняшний день обзора наблюдений галактической плоскости PALFA (Pulsar Arecibo L-band Feed Array, “обзор пульсаров с помощью антенного облучателя в L-диапазоне телескопа Arecibo”), проведенных на телескопе Arecibo.

Сначала Чаттерджи отправился выпить кофе, через несколько минут открыл текст… и не поверил своим глазам. “Трудно передать, насколько шокирующим и удивительным было то сообщение”, – говорит он. Автор объявлял, что один из ранее наблюдавшихся FRB, официально названный FRB 121102, а неофициально – “всплеск Спитлер”, вспыхнул во второй раз.

Этот всплеск оказался одним из двенадцати FRB, которые на тот момент были обнаружены. Он носит имя Лоры Спитлер, астронома из Радиоастрономического института Макса Планка в Бонне, которая обнаружила его еще в 2014 году. На самом деле она нашла его в обзоре данных PALFA телескопа Arecibo, а сама тарелка телескопа в Пуэрто-Рико зарегистрировала эту вспышку еще двумя годами ранее, в ноябре 2012-го. Это была на тот момент единственная вспышка, которую заметили не на телескопе Parkes, а на другом радиотелескопе, и это стало важным событием для ученых – оно устранило все остававшиеся сомнения в том, что с Parkes могло быть что-то не так.

Регистрация повторного всплеска стала большой удачей. Источники вспышек излучения могли оказаться просто особо мощными пульсарами, и, если бы удалось зарегистрировать несколько импульсов от одного и того же источника, было бы намного легче убедить всех, что они реальны. Поэтому в мае и июне 2015 года сотрудники сообщества PALFA решили наблюдать небо в той его части, откуда пришел всплеск Спитлер, но используя гораздо более чувствительный, чем Parkes, телескоп Arecibo. В течение нескольких месяцев после этого Шольц с помощью суперкомпьютера тщательно проверял данные радиотелескопа. И вдруг зафиксировал вторую вспышку в том же направлении10.

“Это было потрясающе”, – говорит Чаттерджи. Тогда большинство физиков полагало, что эти сверхмощные FRB в принципе не могут повторяться, ведь ни одна из одиннадцати вспышек, обнаруженных до вспышки Спитлер, не повторилась. “Все знали, что FRB не повторяются, поскольку для того, чтобы импульс проходил межгалактические расстояния, требуется огромное количество энергии, а это означает, что произошла какая-то катастрофа, а значит, не может быть никаких повторов, – говорит Чаттерджи. – И вот он: единственный FRB, найденный на Arecibo, и как раз оказался повтором”. Оправившись от изумления, он побежал по коридору и попросил своего коллегу – астронома Джима Кордеса – просмотреть его электронную почту, затем вернулся в офис и начал печатать ответ. Тем временем его почтовый ящик начал заполняться. К полуночи там оказалось пятьдесят шесть сообщений от разных астрономов.

Поскольку Шольц был автором первого послания, он чувствовал себя обязанным высказать предположение о том, что могло быть источником повторного импульса. Ясно, что многие предыдущие модели, предполагавшие катастрофическое происхождение FRB, были сразу же отвергнуты – по крайней мере, для этого всплеска, – поскольку повторная вспышка не могла быть вызвана, скажем, сверхновой или столкновением двух нейтронных звезд. И Шольц выдвинул нестандартную идею “внегалактического магнетара” – молодой, очень сильно намагниченной, быстро вращающейся нейтронной звезды. В обсуждение включились и другие участники сообщества, и Маура Маклафлин первой согласилась с предположением Шольца.

Но где находился источник? Да, он дважды посылал импульсы, но астрономы знали: чтобы определить его положение, придется ждать еще одной вспышки, в идеале увидеть ее нужно сразу на нескольких радиотелескопах, чтобы можно было сравнить сигналы. Чаттерджи и его коллеги сразу же предложили задействовать для этой цели антенную систему Very Large Array в Нью-Мексико и наблюдать эту область неба в течение десяти часов. Они считали, что именно двадцать семь тарелок – это то, что поможет определить местоположение источника вспышек. И астрономы замерли в ожидании. Десять часов антенная система сканировала небо, сигнал проверялся каждые несколько миллисекунд, но так ничего и не было обнаружено. Чаттерджи был подавлен.

Тем временем Мильнер начал терять терпение и связался с Лоэбом, попросив его сообщить последние новости насчет своей идеи об Альфе Центавра. Это был конец декабря 2015 года, вспоминает Лоэб, и в то время он находился в Израиле и собирался в Шаббат поехать на козью ферму на юге страны. Но Мильнер попросил его немедленно представить презентацию с изложением рекомендаций по технологиям, которые доставят человечество к Альфе Центавра. На следующее утро Лоэб попытался где-нибудь поблизости от козьей фермы найти место с доступом к интернету, нашел его недалеко от входа на ферму и подготовил презентацию в PowerPoint, объясняющую, как люди могут для своих межзвездных путешествий использовать космический корабль, приводимый в движение гигантским световым парусом. Две недели спустя он показал презентацию Мильнеру в его доме в Москве. Идея светового паруса все еще не выходила у него из головы, и, когда Лоэб услышал о том, что команда из Корнелла обнаружила повторную вспышку, он вспомнил свой разговор почти десятилетней давности с Бейлзом в Мельбурне относительно первого FRB. Он заинтересовался и подумал, что у него, возможно, есть идея насчет происхождения вспышек. К ней он вернется через несколько месяцев.

Прошло полгода. В апреле 2016-го Чаттерджи написал еще одну заявку с просьбой увеличить время работы на антенной системе Very Large Array до сорока часов, надеясь обнаружить еще одну вспышку от источника двух FRB. Команда PALFA получила время, но опять ничего не обнаружила. Становилось неловко, но Чаттерджи был упрям, и в августе 2016 года он снова отправил электронное письмо руководству VLA, попросив разрешения еще на сорок часов работы.

Все теряли надежду, и ситуация становилась все больше и больше похожей на ситуацию с Лоримером, который надеялся, что еще один FRB докажет, что он видел реальную вспышку. Но Чаттерджи, в отличие от Лоримера, не пришлось ждать шесть лет: наконец то, что посылало эти вспышки, решило сжалиться над ними. “Похоже, сегодня мы увидели короткую вспышку радиоизлучения”, – написал в электронном письме своим коллегам Кейси Лоу, ученый, наблюдавший за антенной системой Very Large Array в режиме реального времени. Затем источник-“репитер” послал еще импульс, потом еще – и так восемь раз. В отличие от импульсов пульсаров, всплески были спорадическими, с неравными интервалами между ними, а один раз была зарегистрирована даже “двойная вспышка” – два сигнала пришли с интервалом всего в двадцать три секунды. Чаттерджи и его команде удалось определить местонахождение источника: он вспыхивал в карликовой неправильной галактике, расположенной на расстоянии около гигапарсека (чуть более трех миллиардов световых лет) от Земли. Невероятно далеко. А учитывая часто повторяющиеся импульсы, что-то в том месте с чудовищной скоростью – менее чем за секунду – перезаряжало свой мегааккумулятор. Что бы это могло быть?

Модель, первоначально предложенная Полом Шольцем, а именно модель магнетара, начала приобретать популярность. Действительно, вспышка магнетара на таком расстоянии от Земли могла быть достаточно яркой, чтобы ее можно было зарегистрировать. И эта небольшая родительская галактика для источника вполне подходила для магнетара: в ней идет интенсивное звездообразование, а магнетары вообще имеют тенденцию образовываться из сверхновых звезд, называемых сверхъяркими сверхновыми типа I. Такое часто случается в карликовых неправильных галактиках, которые, как считается, похожи на ранние галактики, существовавшие в очень молодой Вселенной.