Астрономи, які працюють з Дуже великим телескопом Європейської південної обсерваторії, вперше помітили проходження швидкого радіосплеску крізь гало галактики. Він тривав менше мілісекунди й пройшов майже без змін. Це дає змогу припустити, що гало має дивно низьку щільність і слабке магнітне поле. Нову методику, використану під час цих спостережень, можна застосувати для дослідження гало інших галактик, які досі спостерігати важко.
Використавши одну космічну таємницю для вивчення іншої, астрономи проаналізували сигнал від швидкого радіосплеску, щоб пролити світло на дифузний газ в гало масивної галактики [1]. У листопаді 2018 р. радіотелескоп ASKAP (Australian Square Kilometre Array Pathfinder, Австралійська дослідницька антена площею квадратний кілометр) зареєстрував швидкий радіосплеск, позначений як FRB 181112. Одразу ж були виконані спостереження за допомогою Дуже великого телескопа та інших телескопів, які показали: на шляху до Землі радіосигнали пройшли крізь гало масивної галактики. Аналіз радіосигналадав змогу астрономам дослідити природу гало.
Сигнал FRB 181112 складався з кількох імпульсів, кожен тривав менше 40 мікросекунд (в 10 тис. разів коротше одного моргання очей). Коротка тривалість імпульсів ставить верхню межу густини газу в гало, оскільки проходження через більш щільне середовище збільшило б тривалість радіосигналу. Фото з сайту www.eso.org.
«Сигнал від швидкого радіосплеску розкрив природу магнітного поля навколо галактики та структуру газу в гало. Дослідження продемонструвало нову гнучку методику дослідження природи галактичних гало», — сказав Дж. Хав’єр Прохаска (J. Xavier Prochaska), професор астрономії та астрофізики Каліфорнійського університету в Санта-Крус і головний автор статті в журналі Science, де оприлюднено нові результати.
Астрономи досі не знають, що спричиняє швидкі радіосплески. Їм лише нещодавно вдалося простежити деякі з цих дуже коротких та дуже сильних радіосигналів назад до галактик, в яких вони виникли. «Коли ми поєднали радіо та оптичні зображення, ми відразу побачили, що швидкий радіосплеск пронизав гало галактики, яка опинилася на його шляху, і ми вперше отримали можливість прямо досліджувати зазвичай невидиму речовину навколо цієї галактики», — сказав співавтор дослідження Чері Дей (CherieDay), докторант Суінбернського технологічного університету в Австралії.
Гало галактики містить як темну матерію, так і звичайну (або баріонну) речовину, яка існує головно у вигляді гарячого іонізованого газу. Хоча діаметр тієї частини масивної галактики, що випромінює світло, може бути до 30 000 світлових років, поперечник її майже сферичного гало в десять разів більший. Газ гало, коли він падає до центра галактики, є паливом для утворення зір. Водночас інші процеси, такі як спалахи наднових, можуть приводити до викиду речовини з ділянок зореутворення в галактичне гало. Одна з причин бажання астрономів вивчати газ в гало, — це намагання краще зрозуміти такі процеси викиду, які можуть зупинити утворення зір.
«Гало цієї галактики навдивовиж спокійне», — сказала Прохаска. «Радіосигнал майже не зазнав змін, проходячи крізь галактику. Це сильно суперечить передбаченням, які випливають з раніше розроблених моделей радіосплесків».
Сигнал FRB 181112 складався з кількох імпульсів, кожен тривав менше 40 мікросекунд (в 10 тис. разів коротше одного моргання очей). Коротка тривалість імпульсів ставить верхню межу густини газу в гало, оскільки проходження через більш щільне середовище збільшило б тривалість радіосигналу. Науковці обчислили, що густина газу в гало має бути менше 0,1 атома на кубічний сантиметр (що еквівалентно кільком сотням атомів у об’ємі дитячої повітряної кульки) [2].
«Як і мерехтливе повітря в жаркий літній день, протяжна атмосфера цієї масивної галактики мала б спотворити сигнал швидкого радіосплеска. Натомість ми отримали такий первозданний і чіткий імпульс, що в ньому взагалі немає ознак цього газу», — сказав співавтор дослідження Жан-П’єр Маккарт (Jean-Pierre Macquart), астроном Міжнародного центру радіоастрономічних досліджень університету Кертіна в Австралії.
Дослідження не виявило жодних доказів холодних турбулентних хмар чи невеликих щільних скупчень холодного газу в гало. Швидкий радіосплеск також давав інформацію про магнітне поле в гало, яке виявилося дуже слабким — у мільярд разів слабше, ніж поле магніту на холодильнику.
За результатами вивчення лише одного галактичного гало, науковці не можуть сказати, чи є низькі щільність та напруженість магнітного поля незвичайними, чи, можливо, попередні дослідження галактичних гало переоцінили ці властивості. Прохаска очікує, що ASKAP та інші радіотелескопи використовуватимуть швидкі радіосплески для вивчення гало багатьох інших галактик для з’ясування їхніх властивостей.
«Може це особлива галактика», — сказав він. «Нам треба буде використовувати швидкі радіосплески для вивчення десятків чи сотень галактик різних мас та віку для оцінки властивостей галактик в цілому». Оптичні телескопи, такі як Дуже великий телескоп Європейської південної обсерваторії, відіграють важливу роль, бо дають змогу визначати відстань до галактики, де трапився радіосплеск, як і те, чи пройшов радіосигнал крізь гало будь-якої галактики, що лежить на передньому плані.
Примітки
[1] Величезне гало з газу низької густини простягається далеко за межі світної частини галактики, де зосереджені зорі. Хоча цей гарячий, дифузний газ становить більшу частину маси галактики, ніж зорі, його дуже важко вивчити.
[2] Густина також обмежує міру турбулентності або кількість хмар холодного газу в гало. Холодно, в даному разі, — термін відносний і позначає температуру близько 10 000 ° C. Це низька температура, як порівняти з температурою гарячого газу в гало, що становить майже один мільйон градусів.
За інф. з сайту www.eso.org підготував Іван Крячко
