ДЕВЯТЬ РАДИОВСПЫШЕК ЗА 106 СЕКУНД — И ТИШИНА

Быстрые радиовсплески — короткие вспышки радиоволн длительностью в миллисекунды, приходящие к нам из других галактик. Их происхождение всё ещё обсуждается, и главный вопрос таков: все ли они повторяются? Одни источники вспыхивают снова и снова; большинство же видели лишь однажды. Во втором каталоге канадского радиотелескопа CHIME, который каждый день сканирует северное небо в диапазоне от 400 до 800 мегагерц, повторяются лишь около 2,4% из 3641 источника.

Исследования целых популяций обычно предполагают, что каждый повторяющийся источник вспыхивает с постоянной средней частотой. Райан Маккинвен из Университета Макгилла и около тридцати его коллег из коллаборации CHIME/FRB теперь описывают источник, который нарушает это предположение сильнее любого другого.

Две минуты ярости

1 июня 2021 года CHIME зарегистрировал девять всплесков за 106,5 секунды от источника, который теперь называется FRB 20210601A. Сбой в сети тогда остановил автоматические оповещения, и никто ничего не заметил. Всплески нашли только в декабре 2024 года, во время систематической проверки базы данных для второго каталога.

Затем команда стала искать ещё. Сам CHIME неподвижен: из-за вращения Земли этот участок неба раз в сутки пересекает его поле зрения, и это длится около десяти минут. С июля 2018 года до конца 2025-го это складывается примерно в 320 часов экспозиции: около 132 до бури и 188 после. Ни одного всплеска больше — даже слабых, чуть ниже порога обнаружения, в дни вокруг бури. К концу 2025 года тишина после активного окна длилась уже не менее 1674 дней.

В пределах этих 106,5 секунды всплески приходили случайно, как капли дождя, с частотой около 0,075 в секунду. При таком темпе вероятность ещё 40 секунд без единого всплеска падает ниже 5%. Однако когда несколько минут спустя источник прошёл через центр поля зрения CHIME, ничего не пришло: что-то выключилось.

Бурю увидели лишь наполовину

Все девять всплесков пришли, когда источник находился в боковом лепестке диаграммы направленности CHIME — на менее чувствительном краю поля зрения, примерно вчетверо менее чувствительном, чем центр. Если бы буря началась на несколько минут позже, когда источник проходил прямо над телескопом, CHIME, по оценке команды, зарегистрировал бы не меньше 21 всплеска, а может быть, около 70.

Насколько это экстремально? Команда сравнила событие с двумя самыми плодовитыми из известных повторяющихся источников, за которыми следит гигантский китайский радиотелескоп FAST. При полной чувствительности FAST они дают 46 и 23 всплеска в окне 106,5 секунды. Но если оставить только всплески не слабее самого слабого из девяти, в их лучших окнах остаётся всего 6 и 8. По словам авторов, FRB 20210601A показывает самую высокую частоту всплесков на масштабе минут, когда-либо зарегистрированную у повторяющегося источника при сопоставимой чувствительности, — хотя сравнение остаётся грубым, ведь два телескопа слушают на разных частотах и в разном режиме.

Обычный источник со странным расписанием

В остальном источник выглядит типично. Всплески имеют растянутую, многочастную форму, обычную для повторяющихся источников, а то, как их сигнал растягивается и закручивается газом на пути, близко к среднему для повторяющихся источников CHIME. Родительскую галактику установить не удалось, а поиски сопутствующего излучения в гамма-, рентгеновском, оптическом диапазонах или постоянного радиоизлучения ничего не дали.

Выделенная энергия была скромной: около миллионной доли магнитной энергии, запасённой в типичном магнетаре — сильно намагниченной нейтронной звезде, — даже если принять расстояние до источника максимальным из допускаемых данными.

Что могло так включаться и выключаться?

Авторы взвешивают несколько идей, не выбирая победителя:

• Перемежающиеся пульсары, которые надолго выключаются. Один такой, недавно найденный в нашей Галактике, PSR J2109+50, показал свой яркий режим лишь однажды за месяц, примерно на 90 секунд, — но он гораздо менее мощный.
• Вспышки магнетаров. В нашей Галактике магнетар 1E 2259+586 после 5,6 спокойного года выпустил более 80 рентгеновских всплесков за четыре часа. И всё же двухминутная буря гораздо плотнее любого известного галактического примера.
• Звезда-компаньон, чей ветер или орбита открывали бы короткое окно излучения или видимости.
• Линзирование, когда сгусток вещества ненадолго усиливает источник, обычно слишком слабый.

Скрытая популяция

Если такие эпизодические источники существуют, лучше всего искать их с помощью CHIME — благодаря ежедневным обзорам широкой области неба. Простая статистическая модель указывает примерно на 9 таких источников в пределах досягаемости CHIME — с огромной неопределённостью, от 1 до более чем 200 — и, в лучшем случае, от одного до четырёх новых открытий в ближайшее десятилетие. Некоторые всплески, кажущиеся однократными, могут даже оказаться бурями, пойманными лишь частично. Чувствительный телескоп вроде FAST, направленный на источник в годы его затишья, мог бы проверить эту идею, поймав более слабые всплески.