Около полудня 13 июня прошлого года мы с коллегами сканировали небо и обнаружили странный и захватывающий новый объект в космосе. Используя огромный радиотелескоп, мы заметили ослепительно быструю вспышку радиоволн, которая, по-видимому, исходила откуда-то внутри нашей галактики.
После года исследований и анализа мы наконец определили источник сигнала — и он оказался даже ближе, чем мы ожидали. Наш инструмент был расположен в обсерватории Иньярриманха Ильгари Бундара, также известной как обсерватория радиоастрономии Мерчисон, в отдалённой Западной Австралии, где небо над красными пустынными равнинами обширно и величественно.
Мы использовали новый детектор на радиотелескопе, известном как Australian Square Kilometer Array Pathfinder (ASKAP), для поиска редких мерцающих сигналов от далёких галактик, называемых быстрыми радиовсплесками. Мы обнаружили всплеск. Удивительно, но он не показал признаков временной задержки между высокими и низкими частотами — явление, известное как дисперсия.
Это означало, что источник должен был находиться в пределах нескольких сотен световых лет от Земли. Другими словами, он должен был исходить изнутри нашей галактики — в отличие от других быстрых радиовсплесков, которые приходят из миллиардов световых лет.
Быстрые радиовсплески — это самые яркие радиовсплески во Вселенной, излучающие энергию Солнца за 30 лет менее чем за миллисекунду. У нас есть лишь намёки на то, как они производятся. Некоторые теории предполагают, что они производятся «магнетарами» — высокомагниченными ядрами массивных мёртвых звёзд — или возникают в результате космических столкновений между этими мёртвыми звёздными останками.
Когда мы вернулись к нашим записям, чтобы поближе взглянуть на радиовсплеск, нас ждал сюрприз: сигнал, казалось, исчез. Два месяца проб и ошибок прошли, пока проблема не была найдена. ASKAP состоит из 36 антенн, которые можно объединить, чтобы действовать как один гигантский зум-объектив диаметром шесть километров.
Только удалив некоторые антенны из анализа — искусственно уменьшив размер нашего «объектива» — мы наконец получили изображение всплеска. Мы были разочарованы. Ни один астрономический сигнал не мог быть достаточно близким, чтобы вызвать такое размытие. Это означало, что, вероятно, это была просто радиочастотная интерференция — термин астрономов для обозначения созданных человеком сигналов, которые искажают наши данные.
Однако всплеск заинтриговал нас. Во-первых, этот всплеск был быстрым. Самый быстрый из известных быстрых радиовсплесков длился около 10 миллионных долей секунды. Этот всплеск состоял из чрезвычайно яркого импульса продолжительностью в несколько миллиардных долей секунды и двух более тусклых последующих импульсов общей продолжительностью 30 наносекунд.
Итак, откуда взялся этот удивительно короткий и яркий всплеск? Мы уже знали, в каком направлении он пришёл, и смогли использовать размытость на изображении, чтобы оценить расстояние в 4500 км. И в этом направлении, на этом расстоянии, в то время был только один объект — заброшенный 60-летний спутник под названием Relay 2.
Relay 2 был одним из первых когда-либо созданных телекоммуникационных спутников. Запущенный Соединёнными Штатами в 1964 году, он эксплуатировался до 1965 года, а его бортовые системы вышли из строя к 1967 году. Но как Relay 2 мог произвести этот всплеск?
Некоторые спутники, предположительно мёртвые, наблюдались «воскресшими». Они известны как «зомби-спутники». Но это был не зомби. Ни одна система на борту Relay 2 никогда не могла произвести наносекундный всплеск радиоволн, даже когда он был жив.
Мы думаем, что наиболее вероятной причиной стал электростатический разряд. Когда спутники подвергаются воздействию электрически заряженных газов в космосе, известных как плазма, они могут накапливать заряд. И этот накопленный заряд может внезапно разрядиться, вызывая вспышку радиоволн.
Электростатические разряды распространены и, как известно, повреждают космические аппараты. Однако все известные электростатические разряды длятся в тысячи раз дольше нашего сигнала и чаще всего происходят, когда магнитосфера Земли очень активна. А наша магнитосфера в то время была необычно спокойной.
Другой возможностью является удар микрометеороида — крошечного кусочка космического мусора. Согласно нашим расчётам, микрометеороид весом 22 микрограмма, движущийся со скоростью 20 км в секунду или более и ударяющий по Relay 2, мог бы произвести такую сильную вспышку радиоволн. Но мы оцениваем вероятность того, что обнаруженный нами наносекундный всплеск был вызван таким событием, примерно в 1%.
В конечном счёте мы не можем быть уверены, почему мы увидели этот сигнал от Relay 2. Однако мы знаем, как увидеть больше таких сигналов. При наблюдении в масштабе времени 13,8 миллисекунд (эквивалентно удержанию затвора камеры открытым дольше) этот сигнал был размыт и едва обнаруживался даже мощным радиотелескопом, таким как ASKAP. Но если бы мы искали на шкале времени 13,8 наносекунд, любая старая радиоантенна легко бы его увидела.
Это показывает нам, что мониторинг спутников на предмет электростатических разрядов с помощью наземных радиоантенн возможен. И поскольку количество спутников на орбите быстро растёт, поиск новых способов их мониторинга становится более важным, чем когда-либо.
Но нашли ли наши исследователи новые астрономические сигналы? Конечно, нашли. И, несомненно, предстоит найти ещё много интересного.