Недавні відкриття показують, що спалахи повільних пульсуючих радіохвиль походять від подвійної зоряної системи, що складається з червоного та білого карликів. Ці знахідки кидають сумнів сучасним теоріям пульсарів і вказують на те, що більш широкий спектр зоряних систем може випромінювати подібні сигнали.
Таємниці радіохвиль
З 2022 року астрономів спантеличили спалахи інтенсивних радіохвиль із глибокого космосу, які повільно повторюються через рівні проміжки часу. Ці сигнали, на відміну від усього, що бачили раніше, суперечать загальноприйнятому розумінню того, як працюють такі космічні явища.
Вперше нове дослідження відстежило один із цих таємничих сигналів до його джерела: звичайної легкої зірки, яку називають червоним карликом. Здається, він перебуває на подвійній орбіті з білим карликом — щільним ядром, яке залишилося, коли зірка, схожа на наше Сонце, гине під час драматичного вибуху.
Відкриття нового космічного явища
У 2022 році наша команда зробила дивовижне відкриття: періодичні радіоімпульси з космосу, які повторюються кожні 18 хвилин. Спалахи були неймовірно яскравими, затьмарюючи все, що було поблизу. Після трьох місяців спалаху вони безслідно зникли.
Ми знаємо, що деякі повторювані радіосигнали надходять від нейтронних зірок, відомих як радіопульсари. Ці зірки швидко обертаються, часто один раз на секунду або навіть швидше, посилаючи промені радіохвиль, як маяк. Однак, виходячи з того, що ми зараз розуміємо, пульсар, який обертається так повільно, як раз на 18 хвилин, взагалі не повинен виробляти радіохвилі.
Ця несподівана знахідка свідчить про те, що ми можемо мати справу з абсолютно новим типом астрономічного явища або що наше розуміння того, як пульсари випромінюють радіохвилі, потребує перегляду. Відтоді було виявлено більш повільно миготливі радіоджерела. Зараз відомо близько десяти «довгоперіодичних радіоперехідних процесів».
Однак просто знайти більше недостатньо, щоб розгадати таємницю.
Пошуки на околицях Галактики
Досі кожне з цих джерел було знайдено глибоко в серці Чумацького Шляху. Через це дуже важко з’ясувати, який вид зірки чи об’єкта виробляє радіохвилі, оскільки тисячі зірок знаходяться на маленькій території. Будь-хто з них може бути відповідальним за сигнал, або ніхто з них.
Отже, ми розпочали кампанію зі сканування неба за допомогою радіотелескопа Murchison Widefield Array у Західній Австралії, який може спостерігати 1000 квадратних градусів неба щохвилини. Студент Університету Кертіна Чанад Горват обробив дані, що охоплюють половину неба, шукаючи ці невловимі сигнали в більш рідконаселених регіонах Чумацького Шляху.
І звичайно, ми знайшли нове джерело! Під назвою GLEAM-X J0704-37 він виробляє хвилинні імпульси радіохвиль, як і інші довгоперіодичні радіоперехідні процеси. Однак ці імпульси повторюються лише один раз кожні 2,9 години, що робить це найповільнішим довгоперіодичним радіоперехідним процесом, знайденим на сьогодні.
Точне визначення джерела радіохвиль
Ми провели подальші спостереження за допомогою телескопа MeerKAT у Південній Африці, найчутливішого радіотелескопа в південній півкулі. Вони точно визначили розташування радіохвиль: вони виходили від червоної карликової зірки. Ці зірки неймовірно поширені, складають 70% зірок у Чумацькому Шляху, але вони настільки тьмяні, що жодна з них не видно неозброєним оком. Об’єднавши історичні спостереження з Murchison Widefield Array і нові дані моніторингу MeerKAT, ми виявили, що імпульси надходять трохи раніше і трохи пізніше в повторюваному шаблоні. Ймовірно, це вказує на те, що радіовипромінювач — не сам червоний карлик, а скоріше невидимий об’єкт на подвійній орбіті з ним.
Базуючись на попередніх дослідженнях еволюції зірок, ми вважаємо, що цей невидимий радіовипромінювач, швидше за все, є білим карликом, який є кінцевою точкою малих і середніх зірок, таких як наше Сонце. Якби це була нейтронна зірка чи чорна діра, вибух, який її утворив, був би настільки потужним, що мав би порушити орбіту.
Роль двійкової системи у створенні радіохвиль
Отже, як червоний карлик і білий карлик генерують радіосигнал? Червоний карлик, ймовірно, створює зоряний вітер із заряджених частинок, як і наше Сонце. Коли вітер торкається магнітного поля білого карлика, воно прискорюється, виробляючи радіохвилі. Це може бути схоже на те, як зоряний вітер Сонця взаємодіє з магнітним полем Землі, створюючи красиве полярне сяйво, а також низькочастотні радіохвилі.
Продовження пошуків відповідей
Ми вже знаємо про кілька подібних систем, як-от AR Scorpii, де варіації яскравості червоного карлика означають, що білий карлик-супутник вражає його потужним променем радіохвиль кожні дві хвилини. Жодна з цих систем не є настільки яскравою чи такою повільною, як довгоперіодичні радіоперехідні процеси, але, можливо, коли ми знайдемо більше прикладів, ми розробимо єдину фізичну модель, яка пояснює їх усі. З іншого боку, може існувати багато різних типів систем, які можуть створювати довгоперіодичні радіопульсації.
У будь-якому випадку ми навчилися очікувати несподіваного – і ми продовжуватимемо сканувати небо, щоб розгадати цю космічну таємницю. Написала Наташа Герлі-Вокер, радіоастроном Кертінського університету. Адаптовано статтю, спочатку опубліковану в The Conversation.