Webb обнаружил небольшую родительскую галактику самого далёкого из замеченных на сегодня быстрых радиовсплесков

Астрономы с помощью космического телескопа James Webb — совместной миссии NASA, ESA и CSA — установили, какая галактика породила FRB 20240304B, который NASA, ESA и Обсерватория W. M. Keck называют самым далёким из обнаруженных на сегодня быстрых радиовсплесков. Исследование под руководством Manisha Caleb из Сиднейского университета было опубликовано 8 октября в журнале Science, говорится в трёх пресс-релизах. Быстрые радиовсплески, впервые обнаруженные в 2007 году, — это радиовспышки длительностью всего в миллисекунды, которые приходят на Землю из далёких областей Вселенной. Большинство из них наблюдаются лишь однажды и больше никогда не регистрируются, а их причина до сих пор неизвестна.

Команда MeerTRAP зарегистрировала всплеск с помощью южноафриканского радиотелескопа MeerKAT 4 марта 2024 года — отсюда и его обозначение. Радиоданные указывали на очень большое расстояние, но для его подтверждения требовалось найти галактику, из которой пришёл всплеск. Хотя положение источника было известно точно, крупные наземные телескопы ничего там не увидели. По данным Обсерватории Keck, команда под руководством соавтора J. Xavier Prochaska (Калифорнийский университет в Санта-Крусе) в течение одного часа снимала этот участок неба инструментом LRIS на телескопе Keck I и не обнаружила никакой галактики. По словам Prochaska, команда пришла к выводу, что «если мы хотели найти источник, нам нужно было отправиться в космос».

Затем камера NIRCam телескопа Webb обнаружила галактику в месте всплеска, а спектрограф NIRSpec измерил её красное смещение — 2,148, что относит всплеск ко времени всего через 3 млрд лет после Большого взрыва. Как сообщает Keck, измерение основывалось на свете, испущенном кислородом и азотом. Большинство зарегистрированных до сих пор быстрых радиовсплесков произошли на миллиарды лет позже. Родительская галактика также оказалась необычной: галактики, связанные с такими всплесками, как правило, массивны и в них идёт звездообразование, тогда как эта — небольшая карликовая галактика, примерно в 1000 раз менее массивная, чем ожидала команда, хотя в ней активно образуются звёзды. Она существовала примерно в эпоху космического полудня, когда звездообразование во Вселенной достигло пика, а её темп звездообразования позволяет предположить, что основная часть её звёзд могла родиться всего за 30 млн лет. «Эта родительская галактика выделяется во всей имеющейся у нас выборке галактик», — сказал соавтор Ben Stappers из Манчестерского университета.

Как говорится в пресс-релизах, это важно для дискуссии о том, как возникают всплески. Согласно одному объяснению, они возникают при слиянии двух нейтронных звёзд. Поскольку таким парам, как ожидается, требуются миллиарды лет, чтобы сблизиться по спирали, всплески такого происхождения должны встречаться главным образом в более старых галактиках с проэволюционировавшим звёздным населением. Другое объяснение указывает на магнетар — молодую нейтронную звезду с сильным магнитным полем, которая остаётся после того, как массивная звезда завершает жизнь вспышкой сверхновой; он мог бы испускать всплески, например в результате звездотрясений, без долгого ожидания, что помещало бы их в молодые галактики, подобные этой. ESA и Keck заявляют, что результат указывает на молодые магнетары как на вероятную причину. «Наша работа позволяет предположить, что крайне маловероятно, чтобы этот FRB был порождён слиянием», — сказала Caleb.

Всплеск также послужил зондом для изучения кажущегося пустым пространства между его галактикой и Землёй. Prochaska сравнивает быстрый радиовсплеск с космическим фонариком, сигнал которого несёт отпечаток всего, через что он проходит, что позволяет астрономам прослеживать иначе невидимое вещество космической паутины. В этом сигнале команда обнаружила следы двух структур: ранее неизвестного скопления галактик примерно в 3,5 миллиардах световых лет от Земли, при красном смещении 0,3, и близкого скопления Девы, удалённого примерно на 54 млн световых лет. Заглядывая вперёд, исследователи оценивают, что MeerKAT может обнаруживать и локализовать несколько всплесков в год при красных смещениях выше 1,0, что означает более половины пути назад к началу Вселенной. Они ожидают, что новые радиообсерватории повысят этот темп, а Webb станет незаменимым для изучения родительских галактик таких далёких всплесков.