Далёкий маяк вспыхивает на мгновение ярче целой галактики. Это быстрый радиовсплеск — загадочный сигнал, приходящий из глубин космоса. Некоторые из них повторяются, и астрономы заметили странность: у таких всплесков быстро меняется поляризация — характеристика, показывающая, как радиоволна закручена в пространстве. Словно свет маяка вдруг начинает менять цвет или яркость между вспышками.
Обычно поляризацию меняет магнитное поле и облака заряженных частиц на пути сигнала. Но у двух недавно открытых повторяющихся всплесков, FRB 20201124A и FRB 20220529, обнаружили очень быстрые, мелкие скачки. Межгалактическое пространство так быстро меняться не может, значит, дело в окружении самого источника. Авторы статьи предположили, что виной всему — особые волны в плазме, раскалённом газе из заряженных частиц, окружающем источник. Эти волны, называемые альфвеновскими, возникают, когда силовые линии магнитного поля колеблются, как натянутые струны. Когда такая волна проходит, она расталкивает частицы, создавая области пониженной плотности — крошечные пузыри-пустоты.
В этих пузырях меньше заряженных частиц, а значит, магнитное поле там слабее влияет на проходящий радиосигнал. Когда луч всплеска пересекает такой пузырь, его поляризация меняется иначе, чем в более плотной плазме. Так рождаются те самые быстрые скачки, которые видят телескопы. Авторы показали, что сила волн, плотность плазмы и её температура вместе определяют, насколько глубокими будут такие «каверны» плотности и как сильно они повлияют на сигнал.
Это похоже на рябь на поверхности пруда: когда ветер гонит волны, отражение неба в воде дробится и искажается. Так и альфвеновские волны в плазме дробят поляризацию радиовсплеска, оставляя на нём свою подпись. Теперь у астрономов есть физический механизм, объясняющий мелкую дрожь в сигналах, — ключ к пониманию того, что творится вблизи самых мощных радиоисточников Вселенной.
Быстрые радиовсплески длятся всего несколько миллисекунд, но за это мгновение выделяют столько же энергии, сколько Солнце за несколько дней.
В романе «Контакт» Карла Сагана герои принимают сложный радиосигнал из космоса, расшифровка которого меняет судьбу человечества — быстрые радиовсплески пока остаются природной загадкой, но кто знает, что скрывается в их поляризационных узорах.