Используя канадский эксперимент по картированию водорода CHIME, международная группа астрономов провела радиообзоры источника FRB 20220912A, который является высокоактивным повтором быстрых радиовсплесков. Результаты этой наблюдательной кампании, опубликованные 10 апреля на сервере препринтов arXiv, помогут лучше понять природу этих загадочных источников.
Быстрые радиовсплески (FRB) представляют собой интенсивные всплески радиоизлучения длительностью в миллисекунды, демонстрирующие характерный дисперсионный набег радиопульсаров. Физическая природа этих всплесков пока неизвестна, и астрономы рассматривают различные объяснения — от мазерного излучения синхротрона молодых магнетаров в остатках сверхновых до каспов космических струн.
FRB 20220912A — это гипер активный повторяющийся быстрый радиовсплеск, открытый в 2022 году с помощью инструмента FRB телескопа CHIME. Он расположен в активной галактике PSO J347.2702+48.7066 с красным смещением 0,077. Предыдущие наблюдения этого источника зафиксировали скорость всплесков до 390 всплесков в час и показали, что оценённая полная излучаемая энергия может противоречить некоторым моделям происхождения FRB, включающим магнетары.
Именно поэтому группа астрономов под руководством Томаса К. Эббота из Университета Макгилла в Монреале, Канада, решила провести последующие наблюдения FRB 20220912A с помощью пульсарного инструмента CHIME/Pulsar. В целом, пульсарный инструмент предназначен для высокоточных наблюдений пульсаров с высоким временным разрешением, однако он также подходит для углубленного изучения одиночных повторяющихся источников.
CHIME/Pulsar формирует 10 цифровых отслеживающих лучей, каждый из которых может быть направлен на источник на протяжении всего его транзита. Это устраняет частотно-зависимую реакцию статических лучей CHIME/FRB и особенно полезно для источников, которые проходят через области сетки лучей CHIME/FRB с пониженной чувствительностью. Кроме того, CHIME/Pulsar способен записывать данные с высоким временным разрешением и когерентно дедиспергированные банки данных фильтров, что позволяет проводить поиск одиночных импульсов временной шириной 40,96 микросекунды для узких по времени FRB от повторяющихся источников с известной мерой дисперсии.
Последующая наблюдательная кампания выявила 828 всплесков от FRB 20220912A за 201,2 часа наблюдений. Это даёт среднюю скорость всплесков 4,12 всплеска в час при пороге потока 0,92 Янского на миллисекунду. Пиковая наблюдаемая скорость всплесков составила 52 всплеска в час, и она пришлась на 25 октября 2022 года.
Наблюдения показали, что средняя еженедельная скорость всплесков FRB 20220912A значительно меняется со временем. В частности, источник проявляет высокую активность в первые 10 недель наблюдения и имеет бимодальное распределение времени ожидания между всплесками, когда в некоторые отдельные дни скорость всплесков значительно превышает среднее значение. Однако после первых 10 недель высокой активности средняя еженедельная скорость всплесков становится ниже общей средней скорости или соответствует ей.
Кроме того, исследование показало, что мера дисперсии FRB 20220912A линейно возрастает со временем со скоростью 1,4 парсека на кубический сантиметр в год, в то время как его мера вращения остаётся близкой к нулю. Это контрастирует с тем, что наблюдалось для других активных повторов, и позволяет предположить, что FRB 20220912A может находиться в уникальном локальном окружении.
Собранные данные также позволили исследователям определить полный энерговыброс для FRB 20220912A, который оценивается как минимум в 10 тредециллионов эрг. Авторы исследования утверждают, что экстремальные модели магнетаров, предполагающие сильные диполи, мультиполи высокого порядка на поверхности или сильные внутренние поля, могут обеспечить такую энергию.
Исследование опубликовано в журнале arXiv.