MASTER Real-Time Multi-Message Observations of High Energy Phenomena - международной команды авторов МГУ с коллегами из Испании, Южной Африки и университетов России - Благовещенского педагогического, Иркутского государственного и Кисловодской станции Пулковской обсерватории.
С открытием гамма-всплесков в 1973 году стало ясно, что наша Вселенная полна сверхбыстрых катастрофических событий на "пустом месте", иногда длящихся несколько тысячных долей секунды. Эти сверхбыстрые сполохи ("транзиенты") сияют так ярко, что их замечают даже на другом краю Вселенной и притом очень маленькими телескопами.
А вот в радиодиапазоне Вселенная молчала до начала 21 века.
Запись радио-всплеска FRB181228 радио-телескопом в обсерватории Молонгло (Австралия).
Явление быстрых миллисекундных радио-всплесков (БРВ) фактически было предсказано астрофизиками МГУ Иваном Панченко и Владимиром Липуновым за 10 лет до их открытия (Lipunov & Panchenko, 1996).
Такие разовые радио-всплески, сопровождающиеся гибелью объекта, могли быть предвестником слияния двух нейтронных звезд или нейтронной звезды и чёрной дыры - предположили авторы.
В 2007 году австралийские радиоастрономы, анализирующие архивные наблюдения радиотелескопа Паркса, впервые столкнулись с сверхбыстрыми вспышками. Таких источников сейчас уже обнаружено около сотни.
Конечно, авторам предсказания нового явления во Вселенной хотелось бы понять - те ли это источники, о которых они мечтали 25 лет назад. В начале 2020 года ситуация с радио-всплесками напоминала первые 20 лет исследования гамма-всплесков: радио-всплески приходили из пустого места и были видны только в одном диапазоне.
К счастью, теперь у нас в МГУ есть Всемирная команда МАСТЕР - почти десяток двойных телескопов-роботов. Когда началась пандемия COVID 19, и встали все обычные телескопы, кроме роботов, мы попытались поймать жар-птицу современной астрофизики в нашу сеть.
Кончено, легче найти иголку в стоге сена, чем не проспать в течении многих недель момент когда на одну тысячную секунды загорится далёкая вспышка на расстоянии миллиарда световыхлет.
Мы отряжали каждую ночь одного из братьев - роботов МАСТЕР. Одному (МАСТЕР-Тунка на Байкале) удалось
поймать за хвост сказочное существо - но в руках остались одни перья (верхний предел по-научному).
Достаточно взглянуть на карту Земли и понять: МАСТЕР проект - международный.
Схема взаимодействия MASTER с площадками в Канаде, Гавайях и Нью-Мексико CHIME/FRB, Gemini North, VLA для поиска оптического источника FRB180916.J0158+655. Наблюдения за SGR/FRB200428.J1935+2154 проводились по оповещениям с сайта Gamma Center Network НАСА. Физическая карта взята из google/NatGeo, звездный фон сделан МАСТЕРОМ. Наблюдения за SGR/FRB200428.J1935+2154 проводились с помощью команд GCN-alerts.
Однако, как и в истории с гамма-всплесками, явление оказалось сложным. Создалось впечатление, что мы имеем дело как минимум с двумя разными классами источников: уникальными всплесками, которые никогда не повторяются, и повторяющимися всплески (БРВ). При этом мы не можем быть уверены, что все "одноразовые" всплески никогда не повторяются.
Ведущей гипотезой повторяющихся радио-вспышек стало предположение о том, что они связаны с активностью нейтронных звезд, обладающих чрезвычайно мощным магнитным полем – магнитаров (Popov & Postnov, 2013; Lyubarsky, 2014; Beloborodov, 2017a; Metzger, Margalit, Fast, 2019a). Более того, не исключено, что такие магнитары могут образовываться и во время, и после слияния нейтронных звезд.
До сих пор ни одному оптическому телескопу не удалось обнаружить оптическое свечение от источника радиовсплеска. Целью нашего исследования стал один из 22 известных повторяющихся радио-всплесков FRB 180916.J0158+65, недавно локализованный с радиоастрономической точностью в 2 угловых миллисекунды. Более того, после обнаружения около трех десятков радиовсплесков оказалось, что активность БРВ возобновляется с периодом 16,35 ± 0,18 дня (Amiri, 2020).
В статье представлены масштабном оптическом мониторинге ближайшего (на момент начала наших наблюдений) из быстрых радиовсплесков FRB 180916.J0158+65. Всего с помощью телескопов МАСТЕР мы получили около 155 093 изображений (общее время экспозиции равно 2705058 с = 31,3 дня). Наш оптический мониторинг длился в общей сложности 6 недель.
Расписание синхронных наблюдений радиовсплеска FRB180916.J0158+65 пятью телескопами МАСТЕР. Более темные сиреневые кольца показывают моменты активности радиобарстера по данным эфемерид (Amiri et al., 2020).
Однако 28 апреля, в самый разгар нашего мониторинга, роботизированные телескопы Глобальной сети МАСТЕР, следящие за алертными сигналами Swift, автоматически начали наблюдать вновь вспыхнувший галактический Мягкий Гамма-Повторитель SGR 1935+2154. В этот же день радиотелескопы зафиксировали короткий радиовсплеск FRB 200428, а наш телескоп МАСТЕР-Таврида получил лучший синхронный оптический предел на излучение SGR/FRB 1935+2154 в гамма-диапазоне. Наш оптический предел показывает, что рентгеновское и радиоизлучение не описываются единым степенным спектром. В ходе наших наблюдений по специальной методике мы обнаружили слабое свечение в направлении FRB 180916.J0158+65 на уровне 25m с 1 квадратной секунды, связанное с протяженным излучением родительской галактики.
Родительская галактика радиовсплеска FRB 180916.J0158+65. (нижнее изображение телескопа Gemini (Marcote, Nimmo, Hessels et al.,2020) и изображение FRB места. В правом квадрате фрагмент изображения Gemini вокруг положения радиовсплеска взято из публичного архив. В внутри красного круга в левом квадрате - синтетическое изображение области вокруг FRB телескопа MASTER . Синими линиями показаны фрагменты изображения телескопа Gemini увеличенной области интенсивного звездообразования вокруг FRB (красная точка).
По ходу нам удалось изобрести новый метод астрономических наблюдений - своебразная схема совпадений! Ведь МАСТЕР - двойной телескоп и мы догадались выбирать только те кадры в которых есть сигнал в обоих трубах - вот тогда получилось изображение области БРВ на последнем фото. Обратите внимание - диаметр МАСТЕРа почти в 20 (!) раз меньше диаметра американского Gemini.
Как же нам удалось это сделать? Мы брали только одновременные кадры, полученные обеими трубами практически одновременно. Наиболее устойчивые по качеству кадры были получены на телескопе МАСТЕР-Кисловодск (Кавказ). Мы отобрали лучшие - их было более 6000 пар.
Далее из этих тысяч пар мы попытались найти такие события, которые одновременно (то есть в течение 10-секундной экспозиции) в обеих трубах состоят из трех соединенных пикселей, сигнал на каждом должен немного превышать шум (1,5 сигма). В данном случае для нас вообще не важен характер излучения. Даже в случае апериодических или периодических импульсов по схеме совпадений достоверность их обнаружения резко возрастает. Так опытный астроном-любитель подолгу смотрит на Сатурн, пытаясь уловить редкие моменты, когда видна щель Кассини.
