В 2007 году астрофизика столкнулась с новым загадочным явлением — короткими и невероятно мощными импульсами радиоизлучения из глубокого космоса, получившими название быстрых радиовсплесков (FRB). В интервью Джону Майклу Годье первооткрыватель этого феномена, профессор Дункан Лоример, рассказывает о случайном характере своего открытия, поиске источников сигналов и о том, почему мы можем никогда не узнать их истинную природу.
🌌 Случай, изменивший астрономию: как были найдены FRB 2:28
Открытие быстрых радиовсплесков произошло в 2006–2007 годах практически случайно. Дункан Лоример и его студент Дэвид Наркевич (David Narkevic) изучали архивные данные радиотелескопа Паркс (Parks) в Австралии, собранные еще в 1990-х годах. Их первоначальной целью был поиск ярких одиночных импульсов от пульсаров в Магеллановых облаках — спутниках нашей Галактики.
Вместо ожидаемых сигналов они обнаружили невероятно яркий всплеск, который находился всего в нескольких градусах от Малого Магелланова Облака. Однако анализ показал, что источник находится вовсе не в этой галактике, а на расстоянии нескольких миллиардов световых лет.
Ключевые факты о первом обнаруженном FRB:
- Название: Позже стал известен как «всплеск Лоримера» (Lorimer Burst).
- Энергетика: За миллисекунды всплеск выбросил столько энергии, сколько Солнце излучает за целый месяц.
- Дистанция: Сигнал пришел из далекой галактики, пройдя сквозь межгалактическое пространство.
По словам Дункана Лоримера, это открытие сопоставимо с обнаружением пульсаров Джоселин Белл Бернелл в 1967 году, когда регулярные сигналы сначала приняли за маяки внеземных цивилизаций.
⚡ Механизмы возникновения: от нейтронных звезд до магнетаров 5:04
Несмотря на колоссальную энергию, по астрономическим меркам FRB — это довольно «скромные» события. Лоример поясняет, что радиоволны несут гораздо меньше энергии, чем оптическое, рентгеновское или гамма-излучение. Для сравнения: гамма-всплески, связанные со взрывами сверхновых, на порядки мощнее.
В качестве основных механизмов возникновения FRB Дункан Лоример рассматривает следующие варианты:
- Гигантские импульсы пульсаров: Известно, что обычные нейтронные звезды иногда испускают импульсы в тысячи раз ярче среднего. Если такой редкий всплеск произойдет раз в 10 или 100 лет, его можно будет увидеть с другого конца Вселенной.
- Магнетары: Это нейтронные звезды с ультрасильными магнитными полями. Лоример предполагает, что FRB могут быть радиопроявлением активности магнетаров.
- Испаряющиеся черные дыры: Согласно гипотезе, выдвинутой Стивеном Хокингом в 1974 году, первичные черные дыры малой массы могут испаряться, выпуская в финале мощный поток энергии. Лоример отмечает, что характеристики такого выброса теоретически согласуются с наблюдаемыми FRB.
📡 Технологический прорыв: телескоп CHIME и частотный диапазон 10:45
Долгое время изучение FRB было ограничено возможностями оборудования. Сигналы являются широкополосными: их фиксировали на частотах от 400 МГц до 8 ГГц. Однако большинство радиотелескопов имеют узкое поле зрения — примерно с диск полной Луны.
Ситуация изменилась с появлением канадского телескопа CHIME. Его особенности:
- Конструкция: Он состоит из цилиндрических антенн и не имеет движущихся частей, работая как транзитный телескоп (использует вращение Земли для обзора неба).
- Поле зрения: Благодаря цифровому синтезу лучей (около 1000 лучей одновременно), CHIME видит сотни квадратных градусов неба.
- Производительность: Это позволяет обнаруживать FRB в промышленных масштабах — по оценкам ученых, ежедневно в небе происходит до тысячи таких всплесков, которые мы потенциально можем зафиксировать.
📱 Гражданская наука: поиск всплесков с помощью смартфонов и старых тарелок 21:10
Одной из самых амбициозных идей, обсуждаемых в сообществе, является использование сети смартфонов для поиска FRB внутри нашей Галактики. По мнению эксперта, всплеск в Млечном Пути был бы настолько ярким, что его могла бы зафиксировать электроника обычного телефона.
Как это может работать (по аналогии с проектом SETI@home):
- Пользователь скачивает приложение, которое использует вычислительную мощность телефона для обработки радиосигналов.
- Телефон выступает в роли части распределенного спектрометра.
- Сеть из миллионов устройств позволяет триангулировать источник сигнала.
Сам Дункан Лоример вместе со своим аспирантом реализует более «приземленный» проект: они установили на крыше физического факультета старую 3-метровую спутниковую тарелку 1980-х годов. Оснастив её современным ресивером, они планируют искать яркие импульсы от пульсаров и FRB.
🔍 Вселенная на просвет: FRB как космологические зонды 28:49
Лоример подчеркивает, что нам не обязательно знать точную природу FRB, чтобы использовать их для изучения космоса. Всплески обладают эффектом дисперсии: высокие частоты приходят чуть раньше низких из-за взаимодействия с электронами на пути сигнала.
Это делает FRB уникальным инструментом для:
- Измерения массы Вселенной: Количество свободных электронов между галактиками позволяет оценить распределение материи.
- Картографирования магнитных полей: Проходя через намагниченную среду, сигнал меняется, что дает информацию о силе полей в межгалактическом пространстве.
- «Рентгена» космоса: По сути, каждый всплеск — это томографический снимок участка Вселенной.
👽 Гипотеза SETI и инопланетные войны 35:53
Отвечая на вопрос о возможном искусственном происхождении сигналов, Дункан Лоример призывает сохранять непредвзятость. В научной литературе существуют расчеты, показывающие, что выбросы энергии при гипотетических «войнах инопланетных цивилизаций» могли бы выглядеть как FRB.
Тем не менее, Лоример настроен скептически:
«Я не утверждаю, что все FRB приходят от пришельцев. Но учитывая, сколько сюрпризов преподносит нам наука, через 10 лет мы можем обнаружить среди них "белых ворон", которые не вписываются в естественную картину мира».
По мнению гостя, большинство сигналов всё же имеют естественное происхождение и связаны с экстремальными объектами вроде нейтронных звезд. Однако ученые только начинают понимать правила этой игры, и Вселенная гарантированно готовит новые сюрпризы для физиков и биологов на столетия вперед.
