eso1915ru — Научный релиз

Загадочный радиовсплеск освещает спокойное гало галактики

26 сентября 2019 г., St.-Petersburg

Очень Большой Телескоп ESO выполнил наблюдения, позволившие исследовать прохождение быстрого радиовсплеска сквозь галактическое гало. Загадочная вспышка космического радиоизлучения, продолжавшаяся меньше миллисекунды, прошла через толщу гало почти без возмущений, что свидетельствует о неожиданно низкой плотности и слабом магнитном поле гало. Примененная при наблюдениях новая методика может быть использована для исследований обычно трудных для наблюдений гало в других галактиках.

Используя одну космическую загадку для исследования другой, астрономы проанализировали быстрый радиовсплеск для того, чтобы изучить свойства диффузного газа в гало массивной галактики [1]. В ноябре 2018 г. радиотелескоп ASKAP (Australian Square Kilometre Array Pathfinder) в Австралии зафиксировал быстрый радиовсплеск FRB 181112. Немедленно последовали оптические наблюдения на Очень Большом Телескопе ESO (VLT) и других телескопах, показавшие, что радиоимпульсы на пути к Земле прошли сквозь гало массивной галактики. Это обстоятельство позволило астрономам при помощи анализа радиосигнала исследовать природу газа в гало.

Быстрый радиовсплеск позволил выявить природу магнитного поля вокруг галактики и структуру газа в ее гало. Мы получили новую гибкую методику изучения природы галактических гало”, -- сказал Дж. Хавьер Прохазка (J. Xavier Prochaska), профессор астрономии и астрофизики Университета Санта Круз в Калифорнии, основной автор статьи, в которой представлены результаты нового исследования и которая сегодня публикуется в журнале ​Science.​

Астрономы до сих пор не знают, что вызывает быстрые радиовсплески илишь недавно сумели проследить возникновение нескольких очень быстрых и очень ярких радиосигналов в галактиках. “Когда мы налодили радио и оптическое изображения, мы сразу увидели, что быстрый радиовсплеск пронизал толщу гало случайно оказавшейся на пути его распространения галактики. Впервые мы получили возможность прямого зондирования обычно невидимого вещества, окружающего эту галактику galaxy”, -- говорит соавтор работы Чери Дэй (Cherie Day), докторант Суинбернского технологического института в Австралии.

Галаактическое гало содержит как темную материю, так и обычное барионное вещество, последнее в основном в форме горячего ионизованного газа. В то время, как светящаяся часть массивной галактики может иметь поперечник около 30 000 световых лет, ее приблизительно сферичесское гало вдесятеро больше в диаметре. Падая в направлении центра галактики, находящийся в гало газ служит строительным материалом для звездообразования, а другие процессы, такие, как вспышки сверхновых, могут выбрасывать вещество из областей звездообразования обратно в гало. Одной из причин, по которым астрономы считают важным изучать газ в гало, является необходимость лучше понимать эти процессы выброса вещества, которые могут тормозить звездообразование.

Гало в этой галактике неожиданно спокойное”, -- говорит Прохазка. “Радиосигнал, проходя через галактику, остался в основном невозмущенным, и это резко противоречит предсказаниям разработанных ранее моделей всплесков”.

Сигнал FRB 181112 состоял из нескольких импульсов, каждый длительнстью менее 40 микросекунд (в 10 000 раз короче одного мгновения). Малая продолжительность импульсов накладывает верхнее ограничение на плотность газа в гало, так как прохождение сквозь более плотную среду растянуло бы радиосигнал во времени. Исследователи рассчитали, что плотность газа в гало должна быть менее 0.1 атома на кубический сантиметр (что эквивалентно нескольким сотням атомов в объеме детского воздушного шарика) [2].

Наподобие дрожащего воздуха в жаркий солнечный день, протяженная атмосфера этой массивной галактики должна была бы деформировать сигнал быстрого радиовсплеска. Но вместо этого мы приняли столь неискаженный и четкий импульс, что в нем вообще не присутствует никаких признаков прохождения сквозь газ”, -- сказал соватор работы Жан-Пьер Маккар (Jean-Pierre Macquart), астроном из Международного центра радиоастрономических исследований университета Куртэн в Австралии.

Исследователи не нашли никаких признаков холодных турбулентных облаков или малых плотных скоплений холодного газа в гало. Быстрый радиовсплеск также позволил получить информацию о магнитном поле гало, которое оказалось очень слабым—в миллиард раз слабее магнита на холодильнике.

Пока что, по результатам наблюдений лишь одного галактического гало, исследователи не могут сказать, является ли найденные низкая плотность и слабое магнитное поле гало необычным явлением или предыдущие исследования галактических гало переоценили эти параметры. Прохазка рассчитывает на то, что ASKAP и другие радиотелескопы смогут использовать другие быстрые радиовсплески для изучения гораздо большего числа галактических гало и уточнить их свойства. 

Возможно, это просто необычная галактика”, -- сказал он. “Нам потребуются новые быстрые радиовсплески, чтобы исследовать десятки и сотни галактик различных масс и возрастов, чтобы получить предсавление о свойствах всего галактического населения”. Оптические телескопы, такие, как VLT ESO, играют важную роль – они позволяют определить расстояние до галактик, через которе проходят всплески, а также и сам факт прохождения всплеска через гало какой-нибудь из галактик поля.

Примечания

[1] Огромное протяженное гало, стостоящее из газа низкой плотности, простирается далеко за пределы светящейся части галактики, в которой концентрируются звезды. Хотя этот горячий диффузный газ составляет большую часть массы галактики, чем звезды, его очень трудно иследовать. 

[2] Плотность накладывает ограничения и на степень турбулентности или количество облаков холодного газа в гало. Здесь слово «холодный» имеет относительный смысл: он означает температуры около 10 000°C, что немного по сравнению с температурой горячего газа в гало, достигающей примерно 1 миллиона градусов.

Узнать больше

Результаты исследования представлены в статье, публикуемой в журнале Science 26 сентября 2019 г.

Состав исследвательской группы: J. Xavier Prochaska (University of California Observatories-Lick Observatory, University of California, USA and Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe, Japan), Jean-Pierre Macquart (International Centre for Radio Astronomy Research, Curtin University, Australia), Matthew McQuinn (Astronomy Department, University of Washington, USA), Sunil Simha (University of California Observatories-Lick Observatory, University of California, USA), Ryan M. Shannon (Centre for Astrophysics and Supercomputing, Swinburne University of Technology, Australia), Cherie K. Day (Centre for Astrophysics and Supercomputing, Swinburne University of Technology, Australia and Commonwealth Science and Industrial Research Organisation, Australia Telescope National Facility, Australia), Lachlan Marnoch (Industrial Research Organisation, Australia Telescope National Facility, Australia and Department of Physics and Astronomy, Macquarie University, Australia), Stuart Ryder (Department of Physics and Astronomy, Macquarie University, Australia), Adam Deller (Centre for Astrophysics and Supercomputing, Swinburne University of Technology, Australia), Keith W. Bannister (Commonwealth Science and Industrial Research Organisation, Australia Telescope National Facility, Australia), Shivani Bhandari (Commonwealth Science and Industrial Research Organisation, Australia Telescope National Facility, Australia), Rongmon Bordoloi (North Carolina State University, Department of Physics, USA),  John Bunton (Commonwealth Science and Industrial Research Organisation, Australia Telescope National Facility, Australia), Hyerin Cho (School of Physics and Chemistry, Gwangju Institute of Science and Technology, Korea), Chris Flynn (Centre for Astrophysics and Supercomputing, Swinburne University of Technology, Australia), Elizabeth Mahony (Commonwealth Science and Industrial Research Organisation, Australia Telescope National Facility, Australia), Chris Phillips (Commonwealth Science and Industrial Research Organisation, Australia Telescope National Facility, Australia), Hao Qiu (Sydney Institute for Astronomy, School of Physics, University of Sydney, Australia), Nicolas Tejos (Instituto de Fisica, Pontificia Universidad Catolica de Valparaiso, Chile).

Европейская Южная Обсерватория (ESO, European Southern Observatory) -- ведущая межгосударственная астрономическая организация Европы, намного обгоняющая по продуктивности другие наземные астрономические обсерватории мира. В ее работе участвуют 16 стран: Австрия, Бельгия, Великобритания, Германия, Дания, Ирландия, Испания, Италия, Нидерланды, Польша, Португалия, Финляндия, Франция, Чешская Республика, Швейцария и Швеция, а также Чили, предоставившая свою территорию для размещения обсерваторий ESO, и Австралия, являющаяся ее стратегическим партнером. ESO проводит в жизнь масштабную программу проектирования, строительства и эксплуатации мощных наземных наблюдательных инструментов, позволяющих астрономам выполнять важнейшие научные исследования. ESO также играет ведущую роль в организации и поддержке международного сотрудничества в области астрономии. ESO располагает тремя уникальными наблюдательными пунктами мирового класса, находящимися в Чили: Ла Силья, Параналь и Чахнантор. В обсерватории Параналь установлен Очень Большой Телескоп ESO (The Very Large Telescope, VLT), способный работать в формате Очень Большого Телескопа-Интерферометра VLTI, и два крупнейших широкоугольных телескопа: VISTA, выполняющий обзоры неба в инфракрасных лучах, и обзорный телескоп оптического диапазона VLT (VLT Survey Telescope). ESO также является одним из основных партнеров по эксплуатации двух инструментов субмиллиметрового диапазона на плато Чахнантор: телескопа APEX и крупнейшего астрономического проекта современности ALMA. На Серро Армазонес, недалеко от Параналя, ESO ведет строительство 39-метрового Чрезвычайно Большого Телескопа ELT, который станет «величайшим оком человечества, устремленным в небо».

Ссылки

Контакты

Kirill Maslennikov
Pulkovo Observatory
St.-Petersburg, Russia
Телефон: +79112122130
Сотовый: +79112122130
Email: kirill.maslennikov1@gmail.com

J. Xavier Prochaska
UCO/Lick Observatory — UC Santa Cruz
USA
Телефон: +1 (831) 295-0111
Email: xavier@ucolick.org

Cherie Day
Centre for Astrophysics and Supercomputing — Swinburne University of Technology
Australia
Телефон: +61 4 5946 3110
Email: cday@swin.edu.au

Mariya Lyubenova
ESO Head of Media Relations
Garching bei München, Germany
Телефон: +49 89 3200 6188
Email: pio@eso.org

Connect with ESO on social media

Перевод пресс-релиза ESO eso1915.

О релизе

Релиз №:eso1915ru
Название:FRB 181112
Тип:Early Universe : Galaxy : Activity : AGN
Facility:Very Large Telescope
Instruments:FORS2
Science data:2019Sci...366..231P

Изображения

Взгляд художника: быстрый радиовсплеск проходит сквозь пространство и достигает Земли
Взгляд художника: быстрый радиовсплеск проходит сквозь пространство и достигает Земли
Инфографика: прохождение FRB 18112 сквозь гало оказавшейся на его пути галактики
Инфографика: прохождение FRB 18112 сквозь гало оказавшейся на его пути галактики
Изображение области, через которую прошел сигнал FRB 181112, полученное на VLT
Изображение области, через которую прошел сигнал FRB 181112, полученное на VLT

Видео

ESOcast 207 Light: Загадочный радиовсплеск освещает спокойное гало галактики (4K UHD)
ESOcast 207 Light: Загадочный радиовсплеск освещает спокойное гало галактики (4K UHD)
Анимация прохождения FRB 181112 к Земле
Анимация прохождения FRB 181112 к Земле

Также смотрите наши