Первоначально обнаруженные в 2007 году, быстрые радиовсплески (FRB) невидимы для глаз человека, но могут быть зарегистрированы радиотелескопами. Они приходят из-за пределов нашей галактики, преодолевая миллиарды световых лет, и настолько мощны, что сигнал FRB может затмить излучение всей галактики, из которой они приходят.
Несмотря на эту мощность (и тот факт, что каждый день над Землёй может происходить до 10 000 FRB), их источник остаётся неизвестным, частично потому, что продолжительность таких вспышек составляет лишь одну тысячную долю секунды.
FRB делятся на две основные категории. Некоторые повторяются, а другие — нет, такие составляют подавляющее большинство радиовсплесков. При этом, энергетическое распределение повторяющихся FRB подобно распределению энергии, которое наблюдается при землетрясениях. Новые исследования из Университета Токио укрепили аргументы в пользу этого сходства, указывая на то, что радиовсплески могут быть вызваны сейсмологией нейтронных звёзд.
Источник: NASA’s Goddard Space Flight Center/S. Wiessinger
Нейтронные звёзды обладают экстремальной природой, схожей с FRB. Они рождаются, когда массивные звёзды исчерпывают свой запас топлива для ядерных реакций и сбрасывают внешние слои в результате вспышек сверхновых. Так остаётся звёздное ядро, масса которого составляет от одной до двух солнечных масс, а диаметр всего 20 километров.
Это быстрое сжатие имеет три основных последствия. Во-первых, образуется настолько плотное вещество, что один кубик сахара из него весил бы около 1 миллиарда тонн. Во-вторых, некоторые останки звёзд могут вращаться с частотой до 700 оборотов в секунду. Наконец, сверхсильные магнитные поля звезды «сжимаются», усиливая его силу и создавая одни из самых мощных магнитных полей, известных во Вселенной.
Молодые нейтронные звёзды с исключительно сильными магнитными полями называются магнетарами и ранее уже были связаны с излучением FRB. Теория астросейсмологии предполагает, что поверхность нейтронной звезды может подвергаться возмущениям, аналогичным землетрясениям на Земле. Одной из потенциальных причин этого явления может быть напряжение, происходящее при перекручивании их исключительно сильных магнитных полей.
«Теоретически, поверхность магнетара может испытывать возмущения, высвобождающие энергию, аналогичную землетрясениям на Земле. Недавние наблюдения привели к коллекции из тысячи FRB, и мы воспользовались возможностью сравнить масштабные статистические данные FRB с данными о землетрясениях и солнечных вспышках, чтобы изучить возможные сходства», — поделился один из участников команды исследователей, Томонори Тотани из Университета Токио.
Команда рассмотрела время и энергию излучения около 7 000 повторяющихся радиовсплесков, применяя тот же метод, который использовался для анализа временно-энергетической корреляции землетрясений и солнечных вспышек. Результаты показали заметную корреляцию между FRB и землетрясениями, но не между FRB и солнечными вспышками.
Команда обнаружила четыре основных сходства между FRB и землетрясениями. Во-первых, вероятность возникновения для отдельного FRB и землетрясения составляет от 10% до 50%. Во-вторых, их частота уменьшается со временем, согласно степенной функции времени. И наконец их скорость всегда остаётся постоянной, даже если среднее количество FRB изменяется значительно. При этом, не обнаружено корреляции между энергией основного выброса в обоих событиях и сотрясанием поверхности звезды.
Это указывает на то, когда на поверхности нейтронных звёзд происходят толчки и возмущения, они высвобождают огромное количество энергии, которую астрофизики наблюдают в виде FRB. Чтобы полностью подтвердить это, команда будет продолжать анализировать новые данные о FRB по мере их поступления.
«Внутренность нейтронной звезды является самым плотным местом во Вселенной, сравнимым со внутренностями атомного ядра. Сейсмология нейтронных звёзд открыла возможность получить новые знания о веществе очень высокой плотности и фундаментальных законах ядерной физики», — сказал Тотани.