Российский телескоп ART-XC и прибор «Конус» на борту WIND исследовали, вероятно, ярчайший известный гамма-всплеск
Российский рентгеновский телескоп ART-XC им. М.Н. Павлинского (установлен на «Спектре-РГ») и российский прибор «Конус» (установлен на WIND, НАСА) изучили гамма-всплеск GRB 221009A, сообщает Институт космических исследований (ИКИ) РАН. Это мощнейший гамма-всплеск, зафиксированный «Конусом» за почти 30 лет непрерывной работы. Учёные полагают, что это, возможно, даже »самый яркий гамма-всплеск за всю историю человечества», наиболее вероятным источником которого стала схлопнувшаяся в чёрную дыру массивная звезда.
Положение гамма-всплеска GRB221009A относительно нашей Галактики. Фиолетовая линия — направление на GRB221009A от Солнца. Масштабный отрезок соответствует 20000 световых лет. На врезке — вид для наблюдателя с Земли. Изображение: © NASA’s Goddard Space Flight Center and JPL-Caltech
Гамма-всплеск GRB 221009A произошёл 9 октября 2022 года в 13:17:00 UTC. Он был настолько мощным, что «ослепил» большую часть космических детекторов гамма-излучения, из-за чего они не смогли сходу показать реальную светимость события. Как указывает ИКИ РАН, с этой задачей справились лишь «единицы», среди которых оказались ART-XC им. М.Н. Павлинского и «Конус», расположенные в двух точках Лагранжа: L2 и L1 соответственно. При этом «Конус» также был сначала «ослеплён», но благодаря совместной работе с ART-XC смог определить ключевые параметры события.
«Поток фотонов, падающий на детектор «Конуса» превышал два миллиона событий в секунду, что находится за пределами возможности его прямой регистрации чувствительной аппаратурой эксперимента. Однако за почти три десятка лет проведения эксперимента у нашей команды накопился опыт восстановления интенсивности и спектрального состава сверхярких вспышек космического гамма-излучения, включая исключительно редкие гигантские вспышки магнитаров в нашей Галактике и сверхмощные солнечные вспышки. В результате нам удалось реконструировать кривую блеска события, подтвержденную независимыми наблюдениями ART-XC, и определить колоссальную энергию, выделенную источником всплеска всего за несколько минут. Она превышает 1055 эрг (что эквивалентно более 6,5 массам покоя Солнца). Это сделало GRB 221009A самым ярким гамма-всплеском среди более 3500 подобных событий, зарегистрированных с момента начала работы «Конуса» в 1994 году», — рассказал Дмитрий Фредерикс, научный руководитель эксперимента «Конус», заведующий лабораторией Экспериментальной астрофизики Физико-технического института им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук.
В свою очередь, ART-XC зафиксировал событие не напрямую, а через вторичный поток рентгеновского излучения, рождённого в корпусе телескопа под действием гамма-всплеска. Дело в том, что на тот момент источник излучения был в стороне от телескопа. При этом, как указывают учёные, корпус сыграл роль «щита», ослабившего мощность всплеска, и благодаря этому, а также высокочувствительным детекторам ART-XC, удалось надёжно измерить форму истинной кривой блеска GRB 221009A.
«Телескоп ART-XC им. М.Н. Павлинского спроектирован в основном для задач проведения рентгеновских обзоров неба с высокой чувствительностью. Именно поэтому, чтобы уменьшить фон, разработчики обеспечили надёжную защиту от «паразитного» излучения, приходящего извне поля зрения инструмента. Однако событие было столь мощным, и его энергетический спектр — настолько жёстким, что значительная часть излучения, в основном в переработанном виде, достигла детекторов. Но всё-таки поток был достаточно ослаблен, чтобы форма сигнала не была искажена из-за инструментальных эффектов. Именно в этом уникальность данных ART-XC — телескоп регистрирует истинную форму кривой блеска события. Эта информация, в том числе, позволила нашим коллегам надежно оценить по данным детекторов «Конуса» истинный поток от гамма-всплеска. А именно это было основной проблемой для всех инструментов, наблюдавших данное событие», — рассказал Сергей Мольков, старший научный сотрудник отдела астрофизики высоких энергий ИКИ РАН.
Что удалось узнать
Как уже было отмечено, выделенная источником энергия превышает 1055 эрг, что эквивалентно более 6,5 массам покоя Солнца. Наиболее импульсивная и яркая фаза длилась около 600 секунд, после чего последовало более пяти часов затухания. В пике регистрировалось падение более двух миллионов фотонов в секунду.
Специфика и выявленные зависимости события позволили предположить, что оно относится к гамма-всплескам, возникающим при «схлопывании» ядра массивной звезды, исчерпавшей своё термоядерное горючее, в чёрную дыру. В ходе «схлопывания» образовался джет, практически направленный на Землю, из-за чего событие и стало столь мощным для наблюдателей с Земли.
Учёные предполагают, что это ярчайший гамма-всплеск за всю историю наблюдений, но пока не берутся делать однозначных заявлений. В частности, на месте GRB 221009A учёные пока не нашли вспышку сверхновой, ожидаемую при коллапсе звезды в чёрную дыру. Вероятно, её не видно из-за большого количества космической пыли, очень хорошо поглощающей излучение, а, возможно, сверхновой как явления и не было, если всё вещество звезды было поглощено в чёрной дырой. К тому же, событие очень слабо отозвалось в радиодиапазоне, что нетипично для зафиксированной интенсивности излучения.
Статья сотрудников ИКИ РАН и ФТИ им. А.Ф. Иоффе с результатами исследования прошла рецензирование в журнале The Astrophysical Journal Letters, её текст опубликован на arXiv.org.
