Радиотелескоп ловит сигнал длительностью в несколько миллисекунд — и за это мгновение выделяется энергия, сравнимая с той, что Солнце излучает за дни. Это быстрый радиовсплеск, миллисекундный радиоимпульс из далёкой галактики. С момента открытия в 2007 году астрофизики спорят, что его порождает. Новая модель предлагает неожиданный ответ: разряд конденсатора.
Вокруг чёрной дыры или нейтронной звезды вращается аккреционный диск — вращающийся газопылевой диск вокруг компактного объекта. Рентгеновские фотоны из его внутренних областей рассеиваются на свободных электронах, выталкивая их наружу. Возникает разделение зарядов: электроны уходят во внешние слои, положительные ионы остаются внутри. Так рождается космический конденсатор. Равновесие между давлением излучения и электростатическим притяжением удерживает накопленный заряд. Но стоит излучению дрогнуть — и происходит пробой.
Разряд описывается как обычная RC-цепь: ток течёт, заряд убывает, радиоимпульс экспоненциально затухает. Для всплеска FRB20180725A модель даёт характерное время затухания 5.88 миллисекунды. Дипольный момент системы достигает 1.3×10³⁰ Кл·м. Теоретическая оценка накопленного заряда для чёрной дыры звёздной массы при эддингтоновской светимости — предельной светимости при равновесии излучения и гравитации — составляет около 10²⁰ Кл. Совместный анализ наблюдательных данных и теории позволяет определить плотность электронов в диске — порядка 10¹⁸ м⁻³ — и энергию рентгеновских фотонов, около 10 кэВ.
Идея «космического конденсатора» впервые проверена количественно на реальных данных. Раньше быстрые радиовсплески связывали преимущественно с магнитными процессами — магнитарами, пересоединением силовых линий. Новая работа показывает: достаточно обычной аккреции вещества на компактный объект. Это открывает путь к единому объяснению широкого класса всплесков. Дальнейшее усложнение модели — учёт вращения диска, магнитных полей, турбулентности — поможет понять, почему одни всплески повторяются, а другие одиночны. Возможна проверка предсказаний через совместные наблюдения радиотелескопов и рентгеновских обсерваторий.
Космическая молния, вспыхнувшая на краю чёрной дыры, долетает до Земли спустя миллиарды лет. Теперь у нас есть инструмент, чтобы читать её следы.
Время затухания радиовсплеска — 5.88 миллисекунды — короче, чем взмах крыла мухи.