Астрономический радиоисточник — это объект в космическом пространстве , который излучает сильные радиоволны . Радиоизлучение исходит от самых разных источников. Такие объекты относятся к самым экстремальным и энергичным физическим процессам во Вселенной .
В 1932 году американский физик и радиоинженер Карл Янский обнаружил радиоволны, исходящие из неизвестного источника в центре галактики Млечный Путь . Янский изучал происхождение радиочастотных помех для Bell Laboratories . Он обнаружил «...устойчивый шипящий статический шум неизвестного происхождения», который, как он в конечном итоге пришел к выводу, имел внеземное происхождение. Это был первый случай обнаружения радиоволн из космоса. [1] Первый обзор радионеба был проведен Гротом Ребером и был завершен в 1941 году. В 1970-х годах было обнаружено, что некоторые звезды в Млечном Пути являются радиоизлучателями, одним из самых сильных из которых является уникальная двойная звезда MWC 349. [ 2 ]
Как ближайшая звезда, Солнце является самым ярким источником излучения на большинстве частот, вплоть до радиоспектра на 300 МГц (длина волны 1 м). Когда Солнце спокойно, галактический фоновый шум доминирует на более длинных волнах. Во время геомагнитных бурь Солнце будет доминировать даже на этих низких частотах. [3]
Колебания электронов, захваченных магнитосферой Юпитера, создают мощные радиосигналы, особенно яркие в дециметровом диапазоне.
Магнитосфера Юпитера ответственна за интенсивные эпизоды радиоизлучения из полярных регионов планеты. Вулканическая активность на спутнике Юпитера Ио впрыскивает газ в магнитосферу Юпитера, создавая тор частиц вокруг планеты. Когда Ио движется через этот тор, взаимодействие генерирует волны Альвена , которые переносят ионизированную материю в полярные регионы Юпитера. В результате радиоволны генерируются с помощью механизма циклотронного мазера , и энергия передается вдоль конусообразной поверхности. Когда Земля пересекает этот конус, радиоизлучение Юпитера может превышать выходное радиоизлучение Солнца. [4]
В 2021 году новостные агентства сообщили, что ученые с помощью космического аппарата Juno , который вращается вокруг Юпитера с 2016 года, обнаружили радиосигнал FM от спутника Ганимеда в месте, где линии магнитного поля планеты соединяются с линиями его спутника. Согласно сообщениям, они были вызваны нестабильностью циклотронного мазера и были похожи как на сигналы WiFi, так и на радиоизлучение Юпитера. [5] [6] Исследование радиоизлучения было опубликовано в сентябре 2020 года [7], но не описывало их как имеющие природу FM или похожие на сигналы WiFi. [ необходимо разъяснение ]
Центр Млечного Пути был первым обнаруженным радиоисточником. Он содержит ряд радиоисточников, включая 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 в радиоволнах.
В 2000-х годах были обнаружены три радиотранзиента Галактического центра (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 своеобразных, сильно поляризованных по кругу прерывистых радиоволн вблизи Галактического центра, неопознанный источник которых может представлять собой новый класс астрономических объектов с GCRT, пока что не «полностью объясняющим наблюдения». [10] [11] [8]
Остатки сверхновых часто демонстрируют диффузное радиоизлучение. Примерами служат Кассиопея А , самый яркий внесолнечный радиоисточник на небе, и Крабовидная туманность .
Сверхновые иногда оставляют после себя плотные вращающиеся нейтронные звезды , называемые пульсарами . Они испускают струи заряженных частиц, которые испускают синхротронное излучение в радиоспектре. Примерами служат пульсар в Крабовидной галактике , первый открытый пульсар. Пульсары и квазары (плотные центральные ядра чрезвычайно далеких галактик) были открыты радиоастрономами. В 2003 году астрономы с помощью радиотелескопа Паркса обнаружили два пульсара, вращающихся вокруг друг друга, — первую известную такую систему.
Вращающиеся радиотранзиенты (RRAT) — это тип нейтронных звезд, открытых в 2006 году группой под руководством Моры Маклафлин из обсерватории Джодрелл-Бэнк в Университете Манчестера в Великобритании. Считается, что RRAT производят радиоизлучение, которое очень трудно обнаружить из-за его кратковременной природы. [12] Ранние попытки обнаружить радиоизлучение (иногда называемое вспышками RRAT ) [13] в течение менее одной секунды в день, и, как и в случае с другими одиночными сигналами, нужно проявлять большую осторожность, чтобы отличить их от наземных радиопомех. Распределенные вычисления и алгоритм Astropulse могут, таким образом, способствовать дальнейшему обнаружению RRAT.
Короткие радиоволны излучаются сложными молекулами в плотных облаках газа , где рождаются звезды .
Спиральные галактики содержат облака нейтрального водорода и оксида углерода , которые излучают радиоволны. Радиочастоты этих двух молекул были использованы для картирования большой части галактики Млечный Путь. [14]
Многие галактики являются мощными радиоизлучателями, называемыми радиогалактиками . Некоторые из наиболее заметных — Центавр А и Мессье 87 .
Квазары (сокращение от «квазизвездный радиоисточник») были одними из первых открытых точечных радиоисточников. Экстремальное красное смещение квазаров привело нас к выводу, что они являются далекими активными ядрами галактик, предположительно питаемыми черными дырами . Активные ядра галактик имеют струи заряженных частиц, которые испускают 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 — это фоновое излучение черного тела , оставшееся после Большого взрыва (быстрого расширения, примерно 13,8 миллиардов лет назад [16] , которое стало началом Вселенной ) .
DR Lorimer и другие проанализировали архивные данные обследования и обнаружили 30- янский рассеянный всплеск, длительностью менее 5 миллисекунд, расположенный в 3° от Малого Магелланова Облака . Они сообщили, что свойства всплеска свидетельствуют против физической связи с нашей Галактикой или Малым Магеллановым Облаком. В недавней статье они утверждают, что текущие модели содержания свободных электронов во Вселенной подразумевают, что всплеск находится на расстоянии менее 1 гигапарсека . Тот факт, что за 90 часов дополнительных наблюдений не было замечено никаких дальнейших всплесков, подразумевает, что это было единичное событие, такое как сверхновая или коалесценция (слияние) релятивистских объектов. [17] Предполагается, что сотни подобных событий могут происходить каждый день и, если будут обнаружены, могут служить космологическими зондами. Обзоры радиопульсаров, такие как Astropulse-SETI@home, предлагают одну из немногих возможностей для мониторинга радионеба на предмет импульсных событий, похожих на всплески, с длительностью в миллисекунды. [18] Из-за изолированной природы наблюдаемого явления природа источника остается спекулятивной. Возможности включают столкновение черной дыры и нейтронной звезды , столкновение нейтронной звезды и нейтронной звезды, столкновение черной дыры с черной дырой или какое-то еще не рассмотренное явление.
В 2010 году поступило новое сообщение о 16 подобных импульсах с телескопа Паркса, которые явно имели земное происхождение [19] , но в 2013 году было идентифицировано четыре источника импульсов, что подтвердило вероятность существования подлинной внегалактической пульсирующей популяции. [20]
Эти импульсы известны как быстрые радиовсплески (FRB). Первый наблюдаемый всплеск стал известен как всплеск Лоримера . Блитзары являются одним из предложенных объяснений для них.
Согласно модели Большого взрыва, в течение первых нескольких мгновений после Большого взрыва давление и температура были чрезвычайно велики. В этих условиях простые флуктуации плотности материи могли привести к появлению локальных областей, достаточно плотных для создания черных дыр. Хотя большинство областей с высокой плотностью быстро рассеялись бы из-за расширения Вселенной, первичная черная дыра была бы стабильной и сохранялась бы до настоящего времени.
Одной из целей Astropulse является обнаружение постулируемых мини-черных дыр, которые могут испаряться из-за « излучения Хокинга ». Предполагается [21], что такие мини-черные дыры были созданы во время Большого взрыва, в отличие от известных в настоящее время черных дыр. Мартин Риз предположил, что черная дыра, взрывающаяся из-за излучения Хокинга, может производить сигнал, который можно обнаружить в радиодиапазоне. Проект Astropulse надеется, что это испарение будет производить радиоволны, которые Astropulse сможет обнаружить. Испарение не будет создавать радиоволны напрямую. Вместо этого оно создаст 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 Ozma , искали внеземные коммуникации в форме узкополосных сигналов, аналогичных нашим собственным радиостанциям. Проект Astropulse утверждает, что поскольку мы ничего не знаем о том, как могут общаться инопланетяне, это может быть немного предвзятым. Таким образом, Astropulse Survey может рассматриваться [ кем? ] как дополнение к узкополосному обзору SETI@home как побочный продукт поиска физических явлений. [ требуется ссылка ]
Объясняя открытие мощного всплеска радиоизлучения в 2005 году, астроном NRL доктор Джозеф Лацио заявил: [23] «Удивительно, но, хотя известно, что небо полно транзиентных объектов, излучающих в рентгеновском и гамма-диапазоне, очень мало было сделано для поиска радиовсплесков, которые часто легче производить астрономическим объектам». Использование когерентных алгоритмов дедисперсии и вычислительной мощности, предоставляемой сетью SETI, может привести к открытию ранее не обнаруженных явлений.
