Введение
Объект в космосе, сильно излучающий радиоволны. Астрономический радиоисточник — это объект в космическом пространстве, испускающий мощные радиоволны. Радиоизлучение происходит от широкого спектра источников. Такие объекты демонстрируют одни из самых экстремальных и энергетически мощных физических процессов во Вселенной.
An astronomical radio source is an object in outer space that emits strong radio waves. Radio emission comes from a wide variety of sources. Such objects are among the most extreme and energetic physical processes in the universe.
История
В 1932 году американский физик и радиоинженер Карл Янски обнаружил радиоволны, приходящие из неизвестного источника в центре галактики Млечный Путь. Янски изучал причины радиочастотных помех для Bell Laboratories. Он обнаружил "постоянный шипящий статический шум неизвестного происхождения", и в итоге пришел к выводу, что его источник находится за пределами Земли. Это было первое зарегистрированное обнаружение радиоволн из космоса. Первый радиообзор неба был проведен Гроте Ребером и завершен в 1941 году. В 1970-х годах было обнаружено, что некоторые звезды в Млечном Пути являются радиоизлучателями, одним из самых мощных из которых является уникальная двойная система MWC 349.
Солнце
Как ближайшая звезда, Солнце является самым ярким источником излучения в большинстве частотных диапазонов, вплоть до радиоспектра на частоте 300 МГц (длина волны 1 м). В периоды солнечного спокойствия галактический фоновый шум преобладает на больших длинах волн. Во время геомагнитных бурь Солнце доминирует даже на этих низких частотах.
Юпитер
Колебания электронов, захваченных в магнитосфере Юпитера, производят мощные радиосигналы, особенно яркие в дециметровом диапазоне. Магнитосфера Юпитера является причиной интенсивных вспышек радиоизлучения из полярных областей планеты. Вулканическая активность на спутнике Юпитера Ио выбрасывает газ в магнитосферу Юпитера, формируя тор частиц вокруг планеты. При движении Ио сквозь этот тор, их взаимодействие генерирует волны Альфвена, переносящие ионизированное вещество в полярные области Юпитера. В результате, радиоволны генерируются посредством циклотронного мазерного механизма, а энергия излучается по конусообразной поверхности. Когда Земля пересекает этот конус, радиоизлучение от Юпитера может превосходить солнечное радиоизлучение.
Ганимед
В 2021 году новостные агентства сообщили, что ученые, работающие с космическим аппаратом Juno, который с 2016 года вращается вокруг Юпитера, обнаружили FM-радиосигнал от спутника Ганимед в точке, где линии магнитного поля планеты соединяются с линиями поля спутника. Согласно сообщениям, причиной этого была нестабильность циклотронного мазера, а сам сигнал был похож как на сигналы WiFi, так и на радиоизлучение Юпитера. Исследование радиоизлучений было опубликовано в сентябре 2020 года, но в нем не указывалось, что они имеют FM-характер или схожи с сигналами WiFi.
Остатки сверхновой
Остатки сверхновых часто демонстрируют диффузное радиоизлучение. Примерами служат Кассиопея А, самый яркий внесолнечный радиоисточник на небе, и туманность Краб.
Пульсары
Сверхновые иногда оставляют после себя плотные вращающиеся нейтронные звезды, называемые пульсарами. Они испускают струи заряженных частиц, которые излучают синхротронное излучение в радиодиапазоне. Примером является пульсар Краб, первый открытый пульсар. Пулсары и квазары (плотные центральные ядра чрезвычайно далёких галактик) были открыты радиоастрономами. В 2003 году астрономы, использовавшие радиотелескоп Паркса, обнаружили две пульсары, обращающиеся друг вокруг друга – первую известную систему такого типа.
Ротационные источники радиотранзиента (RRAT)
Ротационные радиотранзиенты (RRAT) — это тип нейтронных звёзд, обнаруженных в 2006 году группой под руководством Мауры Маклафлин из обсерватории Джодрелл-Бэнк при Манчестерском университете в Великобритании. Считается, что RRAT излучают радиоволны, которые очень сложно локализовать из-за их непостоянства. Первоначальные наблюдения позволили зарегистрировать радиоизлучение (иногда называемое вспышками RRAT) всего на доли секунды в течение дня, и, как и в случае с другими однократными сигналами, необходимо проявлять большую осторожность, чтобы отличить их от наземных радиопомех. Распределённые вычисления и алгоритм Astropulse могут способствовать дальнейшему обнаружению RRAT.
Регионы звездообразования
Короткие радиоволны испускаются сложными молекулами в плотных облаках газа, где формируются звезды. Спиральные галактики содержат облака нейтрального водорода и монооксида углерода, излучающие радиоволны. Радиочастоты этих двух молекул были использованы для составления карты значительной части галактики Млечный Путь.
Радиогалактики
Многие галактики являются мощными радиоизлучателями, называемыми радиогалактиками. Некоторые из наиболее известных – Центавр А и Мессье 87. Квазары (сокращение от "квазизвездный радиоисточник") были одними из первых обнаруженных точечных радиоисточников. Экстремальное красное смещение квазаров позволило сделать вывод, что они являются удалёнными активными ядрами галактик, которые, как считается, питаются чёрными дырами. Активные галактические ядра обладают струями заряженных частиц, излучающими синхротронное излучение. Примером является 3C 273 – самый яркий в оптическом диапазоне квазар на небе. Слиящиеся скопления галактик часто демонстрируют диффузное радиоизлучение.
Космический микроволновой фон
Космический микроволновой фон — это реликтовое излучение черного тела, оставшееся после Большого взрыва (быстрого расширения, произошедшего около 13,8 миллиардов лет назад и ставшего началом Вселенной).
Экстрагалактические импульсы - Быстрые радиовсплески
Д. Р. Лоример и другие проанализировали данные архивных наблюдений и обнаружили всплеск с разбросом в 30 яновских единиц, длительностью менее 5 миллисекунд, расположенный на расстоянии 3° от Малого Магелланова Облака. Они сообщили, что характеристики всплеска не согласуются с физической связью с нашей Галактикой или Малым Магеллановым Облаком. В недавней публикации они утверждают, что современные модели распределения свободных электронов во Вселенной указывают на то, что всплеск находится на расстоянии менее 1 гигапарсека. Тот факт, что в течение 90 часов дополнительных наблюдений не было зарегистрировано других всплесков, позволяет предположить, что это было уникальное событие, такое как сверхновая или слияние (коалесценция) релятивистских объектов. Предполагается, что сотни подобных событий могут происходить ежедневно и, в случае обнаружения, могли бы служить космологическими зондами. Радиопульсарные обзоры, такие как Astropulse SETI@home, предоставляют одну из немногих возможностей для мониторинга радиодиапазона неба в поисках импульсных событий длительностью в миллисекунды. В силу изолированного характера наблюдаемого явления, природа источника остаётся предметом спекуляций. Среди возможных вариантов – столкновение чёрной дыры и нейтронной звезды, столкновение двух нейтронных звёзд, столкновение двух чёрных дыр или какое-то ещё не изученное явление. В 2010 году был опубликован новый отчёт о 16 подобных импульсов, зарегистрированных телескопом Паркса, которые явно имели земное происхождение, но в 2013 году были идентифицированы четыре источника импульсов, подтверждающих вероятность существования подлинной внегалактической пульсирующей популяции. Эти импульсы известны как быстрые радиовсплески (FRB). Первый зарегистрированный всплеск получил название всплеска Лоримера. Блицзары – одно из предложенных объяснений их природы.
Первобытные черные дыры
Согласно модели Большого взрыва, в первые моменты после Большого взрыва давление и температура были чрезвычайно высокими. При таких условиях незначительные флуктуации плотности материи могли привести к образованию локальных областей, достаточно плотных для создания чёрных дыр. Хотя большинство областей с высокой плотностью быстро рассеивалось бы в результате расширения Вселенной, первичная чёрная дыра оставалась бы стабильной и существовала бы до настоящего времени. Одна из целей проекта Astropulse – обнаружить гипотетические мини-чёрные дыры, которые могут испаряться за счёт "излучения Хокинга". Предполагается, что такие мини-чёрные дыры образовались во время Большого взрыва, в отличие от чёрных дыр, известных на сегодняшний день. Мартин Рис предположил, что чёрная дыра, взрываясь посредством излучения Хокинга, может генерировать сигнал, обнаружимый в радиодиапазоне. Проект Astropulse надеется, что это испарение породит радиоволны, которые Astropulse сможет зарегистрировать. Само испарение не создаёт радиоволны напрямую. Вместо этого оно создаёт расширяющийся огненный шар высокоэнергетических гамма-лучей и частиц. Этот огненный шар будет взаимодействовать с окружающим магнитным полем, выталкивая его и генерируя радиоволны.
ЭТ
Предыдущие поиски, проводимые различными проектами "поиск внеземного разума" (SETI), начиная с проекта Ozma, были направлены на обнаружение внеземных коммуникаций в виде узкополосных сигналов, аналогичных сигналам наших собственных радиостанций. Проект Astropulse утверждает, что, поскольку мы ничего не знаем о том, как может общаться внеземной разум, такой подход может быть излишне ограниченным. Таким образом, исследование Astropulse можно рассматривать как дополнение к узкополосному поиску SETI@home, являясь побочным продуктом поиска физических явлений.
Другие не обнаруженные явления
Объясняя свое открытие в 2005 году мощного источника радиоизлучения, вспыхивающего в импульсах, астроном из NRL доктор Джозеф Лацио заявил: "Удивительно, но несмотря на то, что известно, что небо наполнено преходящими объектами, излучающими в рентгеновском и гамма-диапазонах, очень мало усилий было предпринято для поиска радиовсплесков, которые астрономическим объектам зачастую легче генерировать". Использование когерентных алгоритмов дедисперсии и вычислительных ресурсов, предоставляемых сетью SETI, может привести к обнаружению ранее неизвестных явлений.