Астрономы зафиксировали длинный гамма-всплеск от слияния нейтронных звёзд
В течение почти двух десятилетий астрофизики считали, что длинные гамма-всплески (GRB) возникают исключительно в результате коллапса массивных звезд. Новое исследование опровергает это мнение.
Художественное представление GRB 211211A / Northwestern / CIERA and IT Research Computing Services
Группа астрофизиков из Северо-Западного университета обнаружила новые доказательства того, что по крайней мере некоторые длинные гамма-всплески могут быть результатом слияния нейтронных звёзд, которые, как считалось ранее, производят только короткие GRB.
После обнаружения 50-секундного гамма-всплеска в декабре 2021 года команда начала поиски его долгого послесвечения, невероятно яркой и быстро затухающей вспышки света, которая часто предшествует вспышке сверхновой. Но вместо этого они обнаружили свидетельство килоновой, редкого события, которое происходит только после слияния нейтронной звезды с другим компактным объектом (другой нейтронной звездой или чёрной дырой).
Это открытие даёт новое понимание загадочного образования самых тяжелых элементов во Вселенной.
Исследователи отмечают, что все другие наблюдаемые подтверждённые слияния нейтронных звезд сопровождались вспышками продолжительностью менее двух секунд, а нынешний всплеск длился 50 секунд. Сами гамма-всплески делятся на два класса. Всплески длительностью менее двух секунд считаются короткими. Если GRB длиннее двух секунд, то они считаются длинными.
В декабре 2021 года с помощью телескопа Burst Alert Telescope Обсерватории Нила Герелса Свифта и космического гамма-телескопа Fermi была обнаружена яркая вспышка гамма-излучения, названная GRB211211A продолжительностью чуть более 50 секунд. Она была расположена на расстоянии около 1,1 млрд световых лет.
Чтобы отобразить событие в ближнем инфракрасном диапазоне, команда начала работу с обсерваторией Близнецов на Гавайях. Затем она подключилась к обсерватории MMT в Аризоне.
Изучив изображения в ближнем инфракрасном диапазоне, учёные обнаружили невероятно тусклый объект, который быстро исчез. Сверхновые не исчезают так быстро и они намного ярче.
Исследователи применили фильтры, чтобы получить информацию о цвете источника. Преобладал красный. Эта указывало на природу килоновой.
Поскольку нейтронные звезды представляют собой компактные объекты, исследователи ранее полагали, что у них нет достаточного количества материала для питания долговременного гамма-всплеска. С другой стороны, массивные звёзды могут иметь массу в десятки и сотни раз больше массы нашего Солнца. Когда умирающая звезда коллапсирует, её вещество попадает внутрь, чтобы питать только что образовавшуюся чёрную дыру. Но, благодаря магнитным полям чёрной дыры, часть попадающего внутрь материала выбрасывается наружу со скоростью, близкой к скорости света, — активируя гамма-всплеск.
Галактика-хозяин гамма-всплеска также весьма любопытна. Названная SDSS J140910.47+275320.8, родительская галактика является молодой и звездообразующей, почти полностью противоположной единственному другому известному хозяину локальной вселенной, где происходит слияние нейтронных звезд: родительской галактике GW170817 NGC4993. Чтобы проанализировать родительскую галактику, команда использовала данные из Обсерватория Кека.
После обнаружения GW170817 и её связи с массивной мёртвой материнской галактикой многие астрономы предположили, что слияния нейтронных звезд в ближней Вселенной будут похожи на NGC4993. Но рассматриваемая ими галактика довольно молода, активно формирует звёзды и не такая массивная.
Теперь астрофизики намерены использовать несколько длинных гамма-всплесков для поиска килоновых. Они подключили к этой работе космический телескоп «Джеймса Уэбба». Поскольку он способен захватывать изображения и спектры астрономических объектов, то позволит обнаруживать определённые элементы, излучаемые ими. С помощью телескопа учёные планируют получить спектр килоновой.
В октябре космический телескоп Fermi обсерватории Swift и аппарат Wind зафиксировали необычно яркую и долгую вспышку излучения сверхвысокой энергии. Это был гамма-всплеск из созвездия Стрелы. Астрономы посчитали, что так проявила себя новорождённая чёрная дыра, сформировавшаяся в центре массивной звезды, схлопнувшейся под своим весом после угасания термоядерных реакций.
