Нейтронні зірки можуть бути джерелами загадкових радіосплесків

Спочатку виявлені у 2007 році, швидкі радіосплески (FRB) невидимі для очей людини, але можуть бути зареєстровані радіотелескопами. Вони приходять з-за меж нашої галактики, долаючи мільярди світлових років, і настільки потужні, що сигнал FRB може затьмарити випромінювання всієї галактики, з якої вони приходять.

Незважаючи на цю потужність (і той факт, що кожен день над Землею може відбуватися до 10 000 FRB), їхнє джерело залишається невідомим, частково тому, що тривалість таких спалахів становить лише одну тисячну частку секунди.

FRB поділяються на дві основні категорії. Деякі повторюються, а інші — ні, такі становлять переважну більшість радіосплесків. При цьому, енергетичний розподіл повторюваних FRB подібний до розподілу енергії, який спостерігається при землетрусах. Нові дослідження з Університету Токіо зміцнили аргументи на користь цієї подібності, вказуючи на те, що радіосплески можуть бути викликані сейсмологією нейтронних зірок.

Нейтронні зірки мають екстремальну природу, схожу з FRB. Вони народжуються, коли потужні зірки вичерпують власний запас палива для ядерних реакцій і скидають зовнішні верстви в результаті спалахів наднових. Так залишається зоряне ядро, маса якого становить від однієї до двох сонячних мас, а діаметр лише 20 кілометрів.

Цей швидкий стиск має три основні наслідки. По-перше, утворюється настільки щільна речовина, що один кубик цукру з нього важив би близько 1 мільярда тонн. По-друге, деякі останки зірок можуть обертатися із частотою до 700 обертів на секунду. Зрештою, надсильні магнітні поля зірки «стискаються», посилюючи його силу і створюючи одні з найпотужніших магнітних полів, відомих у Всесвіті.

Молоді нейтронні зірки з виключно сильними магнітними полями називаються магнетарами і раніше були пов’язані з випромінюванням FRB. Теорія астросейсмології передбачає, що поверхня нейтронної зірки може зазнавати обурень, аналогічних землетрусів Землі. Однією з потенційних причин цього явища може бути напруга, що відбувається при перекручуванні їх сильних магнітних полів.

«Теоретично, поверхня магнетара може відчувати обурення, що вивільняють енергію, аналогічну до землетрусів на Землі. Нещодавні спостереження призвели до колекції з тисячі FRB, і ми скористалися можливістю порівняти масштабні статистичні дані FRB із даними про землетруси та сонячні спалахи, щоб вивчити можливі подібності», — поділився один з учасників команди дослідників, Томонорі Тотані з Університету Токіо.

Команда розглянула час і енергію випромінювання близько 7 000 радіосплесків, що повторюються, застосовуючи той же метод, який використовувався для аналізу тимчасово-енергетичної кореляції землетрусів і сонячних спалахів. Результати показали помітну кореляцію між FRB та землетрусами, але не між FRB та сонячними спалахами.

Команда виявила чотири основні подібності між FRB та землетрусами. По-перше, ймовірність виникнення для окремого FRB та землетрусу становить від 10% до 50%. По-друге, їх частота зменшується з часом, відповідно до статечної функції часу. І нарешті їхня швидкість завжди залишається постійною, навіть якщо середня кількість FRB змінюється значно. При цьому не виявлено кореляції між енергією основного викиду в обох подіях та струсом поверхні зірки.

Це вказує на те, коли на поверхні нейтронних зірок відбуваються поштовхи та обурення, вони вивільняють величезну кількість енергії, яку астрофізики спостерігають у вигляді FRB. Щоб повністю підтвердити це, команда продовжуватиме аналізувати нові дані про FRB у міру їх надходження.

«Внутрішність нейтронної зірки є найщільнішим місцем у Всесвіті, порівнянним з нутрощами атомного ядра. Сейсмологія нейтронних зірок відкрила можливість отримати нові знання про речовину дуже високої щільності та фундаментальні закони ядерної фізики», — сказав Тотані. Джерело