Первое одновременное наблюдение быстрого радио-всплеска в радио- и гамма-диапазонах энергий

© iStock

Группа ученых из ФТИ им. А.Ф. Иоффе, ВШЭ, ГАИШ и NASA объявила о первом одновременном наблюдении быстрого радио-всплеска от галактического объекта и его «эквивалента» в рентгеновском диапазоне. Направление источника всплеска совпадает с положением активного магнитара SGR 1935+2154, и анализ сигнала в двух энергетических диапазонах позволит лучше понять природу явлений быстрых радио-всплесков. Результаты работы опубликованы в журнале Nature Astronomy.

Быстрые радио-всплески – кратковременные импульсы, наблюдаемые в радиодиапазоне энергий, природа которых до сих пор не изучена до конца. На роль генераторов быстрых радио-всплесков учеными предлагаются различные астрофизические объекты, и, например, в число многообещающих кандидатов входят магнитары.

Магнитарами называют молодые нейтронные звезды, обладающие самыми сильными магнитными полями во Вселенной. При этом большинство магнитаров вращается, и во время активной фазы они испускают короткие импульсы фотонов в рентгеновском диапазоне, а сам период активности может длиться как несколько дней, так и более года.

Магнитар SGR 1935+2154, был обнаружен относительно недавно, в 2014 году, в результате наблюдения серии коротких всплесков. Он находится вблизи центра одного из остатков сверхновых в нашей Галактике, и со времени открытия стал одним из наиболее активных магнитаров из всех известных. Последняя вспышка началась в апреле 2020 года, и пик активности был достигнут 27 апреля.

Рис. 1. Структура гамма-всплеска по данным КОНУС-WIND. Вертикальными линиями показаны центры двух имульсов

На следующий день инструментом CHIME был зарегистрирован быстрый радио-всплеск от направления SGR 1935+2154, а в гамма-диапазоне вспышка активности магнитара была зарегистрирована инструментами INTEGRAL, AGILE, KONUS-WIND и Insight-HXMT.

«Источником всплесков со всей определенностью является галактический магнитар SGR 935+2154. Всплеск имеет весьма интересную структуру с двумя пиками, которые наблюдаются как в гамма- так и в радиодиапазоне и совпадают по времени прихода. Впервые удалось пронаблюдать вспышку магнитара, сопровождающуюся коротким радиоимпульсом. Это открытие дает основания утверждать, что загадочные быстрые радиовсплески связаны именно с активностью магнитаров», – комментирует автор статьи, доцент факультета физики ВШЭ Сергей Попов.

Для анализа спектра использовались данные спектрометра транзиентных явлений в гамма-диапазоне КОНУС, работающего на аппарате WIND NASA. Техническое оснащение спектрометра было разработано сотрудниками Физико-технического института им. А.Ф. Иоффе для наблюдения космических гамма-всплесков, повторных всплесков от нейтронных звезд в нашей галактике и солнечных вспышек, а сам проект недавно отметил 25-летие непрерывной работы.

Рис. 2. Аппарат WIND

© NASA

КОНУС оснащен двумя сцинтилляционными гамма-спектрометрами, которые позволяют постоянно наблюдать всю небесную сферу. Энергетический диапазон, в котором работает прибор, — 20 кэВ – 15 МэВ, и за время своей работы КОНУС зарегистрировал более трех тысяч гамма-всплесков, иногда предоставляя ученым уникальные данные для исследования.

Спектральный анализ всплеска, а также его полное энерговыделение в перспективе позволяют сделать и некоторые теоретические выводы о механизмах образования излучения в магнитарах.

Модели, объясняющие образование быстрых радио-всплесков в магнитарах, можно поделить на две большие группы. Первая предполагает рождение излучения при взаимодействии потока высокоэнергетичных частиц, испускаемых магнитаром, с окружающим веществом. Во второй группе теорий проводится аналогия с солнечными вспышками: токи, поддерживающие магнитное поле внутри нейтронной звезды постепенно смещаются к внешней оболочке, где могут эффективно рассеиваться во внешнюю среду и взаимодействовать с ней.

Согласно анализу спектра, полученного при помощи спектрометра КОНУС, пока нельзя сделать однозначный вывод в пользу одного или другого класса моделей, однако нетипичный объект SGR 1935+2154 остается для астрономов важной целью для будущих наблюдений быстрых гамма-всплесков.