Швидкі радіосплески виявилися схожими на землетруси – тільки на нейтронних зірках

У прагненні зрозуміти природу цих загадкових космічних сигналів японські вчені порівняли дані тисяч швидких радіосплесків з афтершоками землетрусів і сонячними спалахами. І знайшли подібності.

Швидкі радіосплески (Fast Radio Bursts, FRB) – надзвичайно короткі та яскраві радіохвилі, що розлітаються космосом на мільярди світлових років. Сам сигнал при цьому триває частку секунди, а поява спалаху непередбачувана. Уперше їх помітили 2007 року, і відтоді вони залишаються однією із загадок сучасної астрономії.

Частково проблема їхнього дослідження в тому, що не вдається зловити точне джерело цих радіохвиль. Серед припущень – чорні діри, інопланетні цивілізації, планети, що гинуть, і нейтронні зірки. В останніх учені майже впевнені: спостереження показують, що принаймні деякі зі швидких радіосплесків прилітають від злиттів нейтронних зірок і так званих магнетарів – нейтронних зірок із найпотужнішим магнітним полем.

“Висувалися гіпотези, що на поверхнях магнетарів можуть відбуватися зоретруси – виділення енергії, схожі із земними землетрусами. Останні досягнення у сфері спостережної астрономії призвели до виявлення тисяч нових швидких радіосплесків. Ми скористалися можливістю і порівняли величезні набори статистичних даних за швидкими радіосплесками з даними землетрусів і сонячних спалахів. Шукали можливі подібності”, – розповів професор Томонорі Тотані (Tomonori Totani) з департаменту астрономії Токійського університету (Японія).

Попередні статистичні дослідження швидких радіосплесків фокусувалися на проміжках часу між послідовними сигналами. Тотані та його співавтор Юйа Цудзукі (Yuya Tsuzuki) припустили, що такий аналіз не дає повної картини щодо можливих кореляцій у параметрах сигналів, і вирішили зіставити час між сигналами з кількістю виплеснутої енергії.

Вони досліджували майже 7000 швидких радіосплесків від трьох найактивніших джерел – FRB 20121102A, 20201124A і 20220912A. Шукали подібності в параметрах, універсальні для всіх трьох джерел. Потім учені тим самим методом зіставили час і енергію землетрусів, використовуючи дані по Японії, і сонячних спалахів за даними супутника Hinode, що вивчає Сонце. Результати роботи опубліковані в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Зіставлення часу та енергії у швидких радіоспалахів (ліворуч) і землетрусів (праворуч) / © 2023 T. Totani & Y. Tsuzuki

Аналіз показав мало подібностей між швидкими радіосплесками і сонячними спалахами, зате безліч подібностей між сплесками і землетрусами.

“По-перше, ймовірність виникнення афтершоків від тієї самої події становить 10-50% (у коментарі для ЗМІ вчений вказує ці числа, а в статті – 10-60%. – Прим. ред.). По-друге, з часом частота афтершоків знижується, як функція ступеня від часу. По-третє, частота афтершоків не змінюється, навіть якщо змінюється активність “FRB-землетрусів”. По-четверте, немає кореляції між енергією основного сплеску і його афтершоку”, – пояснив Тотані.

Це дає надійні підстави вважати, що у нейтронних зірок є тверда оболонка, схильна до “зоретрясінь”, під час яких виділяється величезна кількість енергії. А наші телескопи бачать ці події у вигляді швидких радіосплесків. Виходить, ці загадкові сигнали – наша можливість вивчити фізичні характеристики кори нейтронних зірок.