Мощные взрывы радиоволн с мертвого спутника поразили ученых
В июне 2024 года астрономы в Австралии зарегистрировали необычный радиосигнал вблизи Земли. Сигнал оказался настолько мощным, что на мгновение заглушил все остальные радиоисточники в небе. Поиск его источника вызвал новые вопросы, связанные с проблемой растущего количества космического мусора на околоземной орбите.
Сначала исследователи предполагали, что наблюдают что-то необычное и экзотическое, сообщает CNN. «Мы были очень взволнованы, думая, что обнаружили неизвестный объект в непосредственной близости от Земли», — вспоминает Клэнси Джеймс, доцент Института радиоастрономии Кертина при Университете Кертина в Западной Австралии.
Данные, которые анализировали Джеймс и его коллеги, были получены с помощью радиотелескопа ASKAP, состоящего из 36 тарелочных антенн. Обычно команда искала сигналы типа «быстрый радиовсплеск» (FRB) — мощные вспышки энергии, приходящие из далеких галактик.
«Это невероятно мощные вспышки радиоволн, которые длятся около миллисекунды, — объясняет Джеймс. — Мы пока не знаем их природу и пытаемся выяснить, потому что они действительно бросают вызов существующим физическим моделям — настолько они яркие. Мы также пытаемся использовать их для изучения распределения материи во Вселенной».
Астрономы считают, что причиной таких вспышек могут быть магнетары — очень плотные остатки взорвавшихся звезд с исключительно сильными магнитными полями. «Магнетары совершенно невероятны, — добавляет Джеймс. — Это самые экстремальные объекты во Вселенной перед тем, как что-то превратится в черную дыру».
Однако обнаруженный сигнал, по-видимому, исходил очень близко от Земли — настолько близко, что это не мог быть астрономический объект. «Мы смогли определить, что он пришел с расстояния около 4500 километров. И мы получили довольно точное совпадение с местоположением старого спутника под названием Relay 2. Существуют базы данных, по которым можно отследить местоположение спутников, и поблизости не было никаких других объектов, — говорит Джеймс. — Мы немного расстроились, узнав об этом, но потом задумались: `Погодите, что же на самом деле могло вызвать такой сигнал?`»
Спутник Relay 2 был запущен НАСА в 1964 году как экспериментальный спутник связи. Он стал улучшенной версией Relay 1, запущенного двумя годами ранее и использовавшегося для ретрансляции сигналов между США и Европой, включая трансляцию летних Олимпийских игр 1964 года в Токио. Всего через три года, в 1967 году, миссия Relay 2 была завершена, оба его основных прибора вышли из строя, и он превратился в космический мусор. С тех пор он бесцельно вращался вокруг Земли, пока Джеймс и его коллеги не связали его со странным сигналом, обнаруженным в прошлом году.
Но мог ли давно «мертвый» спутник внезапно «ожить» и излучить мощный сигнал после десятилетий молчания? Чтобы разобраться в этом, астрономы опубликовали статью со своим анализом в журнале The Astrophysical Journal Letters.
Ученые поняли, что источником сигнала является не далекая космическая аномалия, а что-то поблизости, когда увидели, что изображение, построенное телескопом на основе данных, получилось размытым. «Причина размытого изображения в том, что источник находился в ближнем поле антенны — в пределах нескольких десятков тысяч километров, — объясняет Джеймс. — Когда источник расположен близко к антенне, сигнал приходит к внешним антеннам немного позже, что создает изогнутый волновой фронт, в отличие от плоского фронта, когда источник находится очень далеко».
Эта разница во времени прихода сигнала на разные антенны привела к размытию. Чтобы устранить его, исследователи исключили данные с внешних антенн и использовали только внутреннюю часть телескопа, которая занимает площадь около 6 квадратных километров в австралийской глубинке.
«Когда мы впервые обнаружили сигнал, он казался довольно слабым. Но при увеличении изображения он становился все ярче и ярче. Общая длительность сигнала — около 30 наносекунд (30 миллиардных долей секунды), но основная часть длится всего около трех наносекунд, что соответствует пределу чувствительности нашего прибора, — рассказывает Джеймс. — Сигнал был примерно в 2000-3000 раз ярче, чем все остальные радиосигналы, регистрируемые нашим прибором, — это был, безусловно, самый яркий объект в небе, в тысячи раз мощнее».
У исследователей есть две основные версии относительно причины этой мощной вспышки. По словам Джеймса, наиболее вероятной причиной стало накопление статического электричества на металлической поверхности спутника, которое внезапно разрядилось.
«На поверхности космического аппарата накапливаются электроны, вызывая заряд. Этот заряд продолжает расти, пока не станет достаточным для пробоя какого-либо компонента спутника, что приводит к внезапной искре», — объяснил он. «Это как потереть ноги о ковер, а затем коснуться кого-то пальцем и получить разряд статического электричества».
Менее вероятной причиной является столкновение с микрометеоритом — космическим камнем размером не более 1 миллиметра. «Микрометеорит, врезавшийся в космический аппарат на скорости 20 километров в секунду или выше, по сути, превратит обломки столкновения в плазму — невероятно горячий и плотный газ», — отмечает Джеймс. — И эта плазма может испускать короткие всплески радиоволн».
Однако, согласно исследованию, для возникновения такого взаимодействия с микрометеоритами должны были совпасть очень строгие условия, что делает эту версию менее вероятной. «Мы знаем, что электростатические разряды на самом деле могут быть довольно распространенным явлением», — подчеркивает Джеймс. «Для людей они совершенно безопасны. Однако они, безусловно, могут повредить космический корабль».
Поскольку такие разряды трудно отследить, Джеймс считает, что появление этого радиосигнала показывает, что наземные радионаблюдения могут выявлять «странные вещи, происходящие со спутниками», и что для поиска подобных явлений можно использовать гораздо более простые и дешевые устройства, а не огромные телескопы. Он также предположил, что Relay 2, будучи одним из первых спутников, возможно, был изготовлен из материалов, более подверженных накоплению статического заряда, чем современные спутники, которые проектируются с учетом этой проблемы.
Но осознание того, что спутники могут создавать помехи при наблюдениях за галактиками, также представляет проблему и дополняет список угроз, связанных с космическим мусором. С начала космической эры на орбиту было выведено почти 22 000 спутников, и лишь немногим более половины из них продолжают функционировать. За прошедшие десятилетия «мертвые» спутники сталкивались сотни раз, создавая плотное поле обломков и порождая миллионы крошечных фрагментов, вращающихся со скоростью до 29 000 километров в час.
«Мы пытаемся увидеть, по сути, наносекундные всплески излучения, приходящие к нам из Вселенной, и если спутники тоже могут их производить, то нам нужно быть очень осторожными», — сказал Джеймс, имея в виду возможность спутать сигналы от спутников с настоящими астрономическими объектами. «По мере того, как запускается все больше и больше спутников, это будет усложнять проведение таких экспериментов».
По словам Джеймса Кордеса, профессора астрономии из Корнеллского университета, который не принимал участия в данном исследовании, анализ этого события, проведенный Джеймсом и его командой, является «всесторонним и логичным». «Учитывая, что явление электростатического разряда известно уже давно, — написал он в электронном письме CNN, — я думаю, что их интерпретация, вероятно, верна. Я не уверен, что идея микрометеорита как альтернативы является взаимоисключающей. Последнее может спровоцировать первое.»
