Астрономический радиоисточник — это объект в космическом пространстве , излучающий сильные радиоволны . Радиоизлучение происходит из самых разных источников. Такие объекты относятся к числу наиболее экстремальных и энергичных физических процессов во Вселенной .
В 1932 году американский физик и радиоинженер Карл Янский обнаружил радиоволны , исходящие от неизвестного источника в центре галактики Млечный Путь . Янски изучал происхождение радиочастотных помех для Bell Laboratories . Он обнаружил «... устойчивое шипение неизвестного происхождения», которое, в конце концов, пришло к выводу, что оно имеет внеземное происхождение. Это был первый случай обнаружения радиоволн из космоса. [1] Первый радиообзор неба был проведен Гроте Ребером и завершен в 1941 году. В 1970-х годах было обнаружено, что некоторые звезды Млечного Пути являются радиоизлучателями, одним из самых сильных из которых является уникальная двойная система MWC 349 . [2]
Как ближайшая звезда, Солнце является самым ярким источником излучения на большинстве частот, вплоть до радиоспектра 300 МГц (длина волны 1 м). Когда Солнце тихо, галактический фоновый шум доминирует на более длинных волнах. Во время геомагнитных бурь Солнце будет доминировать даже на этих низких частотах. [3]
Колебания электронов, захваченных в магнитосфере Юпитера, производят сильные радиосигналы, особенно яркие в дециметровом диапазоне.
Магнитосфера Юпитера ответственна за интенсивные эпизоды радиоизлучения из полярных регионов планеты. Вулканическая активность на спутнике Юпитера Ио выбрасывает газ в магнитосферу Юпитера, создавая тор частиц вокруг планеты. Когда Ио движется через этот тор, в результате взаимодействия генерируются альфвеновские волны , которые переносят ионизированное вещество в полярные области Юпитера. В результате радиоволны генерируются с помощью циклотронного мазера , а энергия передается по конусообразной поверхности. Когда Земля пересекает этот конус, радиоизлучение Юпитера может превысить солнечное радиоизлучение. [4]
В 2021 году новостные агентства сообщили, что ученые с помощью космического корабля «Юнона» , который вращается вокруг Юпитера с 2016 года, обнаружили FM- радиосигнал от луны Ганимеда в месте, где линии магнитного поля планеты соединяются с линиями магнитного поля ее луны. Согласно сообщениям, они были вызваны нестабильностью циклотронного мазера и были похожи как на сигналы Wi -Fi, так и на радиоизлучение Юпитера. [5] [6] Исследование радиоизлучений было опубликовано в сентябре 2020 года [7] , но в нем не описывалось, что они имеют FM-природу или похожи на сигналы Wi-Fi. [ нужны разъяснения ]
Центр Млечного Пути был первым обнаруженным радиоисточником. Он содержит ряд радиоисточников, в том числе Стрелец А , компактную область вокруг сверхмассивной черной дыры Стрелец А* , а также саму черную дыру. При вспышке аккреционный диск вокруг сверхмассивной черной дыры загорается, что можно обнаружить по радиоволнам.
В 2000-х годах были обнаружены три радиотранзиента в центре Галактики (GCRT): GCRT J1746–2757, GCRT J1745–3009 и GCRT J1742–3001. [8] Кроме того, ASKAP J173608.2-321635, который был обнаружен шесть раз в 2020 году, может быть четвертым GCRT. [9] [8]
В 2021 году астрономы сообщили об обнаружении пекулярных прерывистых радиоволн с сильной круговой поляризацией вблизи Галактического центра, неопознанный источник которых может представлять новый класс астрономических объектов с GCRT, которые пока не «полностью объясняют наблюдения». [10] [11] [8]
Остатки сверхновых часто демонстрируют диффузное радиоизлучение. Примеры включают Кассиопею А , самый яркий внесолнечный радиоисточник на небе, и Крабовидную туманность .
Сверхновые иногда оставляют после себя плотные вращающиеся нейтронные звезды, называемые пульсарами . Они испускают струи заряженных частиц, излучающих синхротронное излучение в радиоспектре. Примеры включают Крабовый Пульсар , первый открытый пульсар. Радиоастрономы обнаружили пульсары и квазары (плотные центральные ядра очень далеких галактик). В 2003 году астрономы с помощью радиотелескопа Паркс обнаружили два пульсара, вращающихся вокруг друг друга, — первую известную подобную систему.
Вращающиеся радиотранзиенты (RRAT) — это тип нейтронных звезд, открытый в 2006 году командой под руководством Мауры Маклафлин из обсерватории Джодрелл-Бэнк в Манчестерском университете в Великобритании. Считается, что RRAT производят радиоизлучения, которые очень трудно обнаружить из-за их временного характера. [12] Первые попытки позволили обнаружить радиоизлучение (иногда называемое вспышками RRAT ) [13] менее чем за одну секунду в день, и, как и в случае с другими одиночными сигналами, нужно проявлять большую осторожность, чтобы отличить их от наземного радио. вмешательство. Таким образом, распределенные вычисления и алгоритм Astropulse могут способствовать дальнейшему обнаружению RRAT.
Короткие радиоволны излучаются сложными молекулами в плотных облаках газа , где рождаются звезды .
Спиральные галактики содержат облака нейтрального водорода и окиси углерода , излучающие радиоволны. Радиочастоты этих двух молекул были использованы для составления карты большей части галактики Млечный Путь. [14]
Многие галактики являются сильными радиоизлучателями и называются радиогалактиками . Некоторые из наиболее примечательных — Центавр А и Мессье 87 .
Квазары (сокращение от «квазизвездный радиоисточник») были одними из первых обнаруженных точечных радиоисточников. Чрезвычайное красное смещение квазаров привело нас к выводу, что это далекие активные ядра галактик, которые, как полагают, питаются черными дырами . Активные ядра галактик имеют струи заряженных частиц, излучающих синхротронное излучение . Одним из примеров является 3C 273 , оптически самый яркий квазар на небе.
Сливающиеся скопления галактик часто демонстрируют диффузное радиоизлучение. [15]
Космический микроволновый фон представляет собой фоновое излучение черного тела, оставшееся от Большого взрыва (быстрого расширения, произошедшего примерно 13,8 миллиардов лет назад [16] , которое послужило началом Вселенной ) .
Д. Р. Лоример и другие проанализировали архивные данные съемки и обнаружили 30- янский рассеянный всплеск длительностью менее 5 миллисекунд, расположенный в 3° от Малого Магелланова Облака . Они сообщили, что свойства взрыва свидетельствуют против физической связи с нашей Галактикой или Малым Магеллановым Облаком. В недавней статье они утверждают, что современные модели содержания свободных электронов во Вселенной предполагают, что всплеск происходит на расстоянии менее 1 гигапарсека . Тот факт, что за 90 часов дополнительных наблюдений не было замечено никаких дальнейших всплесков, означает, что это было единичное событие, такое как вспышка сверхновой или слияние (слияние) релятивистских объектов. [17] Предполагается, что сотни подобных событий могут происходить каждый день и в случае обнаружения могут служить космологическими зондами. Исследования радиопульсаров, такие как Astropulse-SETI@home, предлагают одну из немногих возможностей контролировать радионебо на предмет импульсивных всплесков событий длительностью в миллисекунды. [18] Из-за изолированного характера наблюдаемого явления природа источника остается спекулятивной. Возможные варианты включают столкновение черной дыры и нейтронной звезды , столкновение нейтронной звезды и нейтронной звезды, столкновение черной дыры и черной дыры или какое-то еще не рассмотренное явление.
В 2010 году появилось новое сообщение о 16 подобных импульсах телескопа Паркс, которые явно имели земное происхождение, [19], но в 2013 году были идентифицированы четыре источника импульсов, которые подтвердили вероятность существования настоящей внегалактической пульсирующей популяции. [20]
Эти импульсы известны как быстрые радиовсплески (FRB). Первый наблюдаемый всплеск стал известен как всплеск Лоримера . Блицары — одно из предлагаемых объяснений.
Согласно модели Большого взрыва, в первые несколько мгновений после Большого взрыва давление и температура были чрезвычайно велики. В этих условиях простые колебания плотности материи могли привести к появлению локальных областей, достаточно плотных, чтобы создать черные дыры. Хотя большинство областей высокой плотности будут быстро рассеяны в результате расширения Вселенной, первичная черная дыра будет стабильной и сохранится до настоящего времени.
Одной из целей Astropulse является обнаружение предполагаемых мини-черных дыр, которые могут испаряться из-за « излучения Хокинга ». Постулируется [21], что такие мини-черные дыры возникли во время Большого взрыва, в отличие от известных в настоящее время черных дыр. Мартин Рис предположил, что черная дыра, взрывающаяся под действием излучения Хокинга, может производить сигнал, который можно обнаружить по радио. Проект Astropulse надеется, что это испарение приведет к образованию радиоволн, которые сможет обнаружить Astropulse. Испарение не создаст радиоволны напрямую. Вместо этого он создал бы расширяющийся огненный шар из высокоэнергетических гамма-лучей и частиц. Этот огненный шар будет взаимодействовать с окружающим магнитным полем, выталкивая его и генерируя радиоволны. [22]
Предыдущие поиски в рамках различных проектов «поиска внеземного разума» (SETI), начиная с проекта «Озма» , искали внеземные коммуникации в форме узкополосных сигналов, аналогичных нашим собственным радиостанциям. Проект Astropulse утверждает, что, поскольку мы ничего не знаем о том, как инопланетяне могут общаться, это может быть несколько предвзятым подходом. Таким образом, Астропульсный обзор может быть просмотрен [ кем? ] в дополнение к узкополосному исследованию SETI@home как побочный продукт поиска физических явлений. [ нужна цитата ]
Объясняя свое открытие в 2005 году мощного взрывающегося радиоисточника, астроном NRL д-р Джозеф Лацио заявил: [23] «Удивительно, хотя известно, что небо полно переходных объектов, излучающих рентгеновские и гамма-лучи, очень мало было сделано для поиска радиовсплесков, которые зачастую легче производить астрономическим объектам». Использование алгоритмов когерентной дедисперсии и вычислительной мощности сети SETI может привести к открытию ранее не открытых явлений.
