Невероятные новые кадры запечатлели столкновение двух звезд, чего мы никогда раньше не видели

Последствия грандиозного столкновения, в котором участвовала по крайней мере одна нейтронная звезда , впервые были засняты в миллиметровом диапазоне радиочастот.

Результатом является запись кратковременного гамма-излучения. лучевой всплеск — один из самых энергичных из когда-либо наблюдавшихся и одно из самых ярких продолжительных послесвечений, которые мы когда-либо видели. Эти данные могут помочь ученым узнать больше об этих экстремальных явлениях и о влиянии, которое они оказывают на пространство вокруг них.

И есть невероятная замедленная съемка события, свет которого, кажется, путешествовал от 6 до 9 миллиардов световых лет по всей Вселенной, которые будут обнаружены Большой миллиметровой/субмиллиметровой решеткой Атакама (ALMA) в ноябре 2021 года.

«Этот короткий гамма-всплеск был первым разом, когда мы пытались наблюдать такое событие с ALMA», — сказал физик Вэнь-фай Фонг из Северо-Западного университета.

«Последнее свечение для коротких вспышек очень трудно найти, поэтому было впечатляюще запечатлеть это событие, сияющее так ярко. После многих лет наблюдений за этими всплесками, это удивительное открытие открывает новую область исследований, поскольку побуждает нас наблюдать еще больше таких всплесков с помощью ALMA и других телескопов в будущем».

Гамма-всплески излучения являются самыми мощными известными взрывами во Вселенной. Всего за 10 секунд гамма-всплеск может излучать больше энергии, чем такая звезда, как Солнце, излучает за 10 миллиардов лет.

И они важны; как мы видели в первом когда-либо наблюдавшемся столкновении нейтронных звезд, именно в таких взрывах элементы тяжелее железа образуются и выбрасываются во Вселенную. Золотое кольцо, которое вы носите на пальце, является результатом экстремальной звездной катастрофы.

Мы знаем, что столкновения нейтронных звезд вызывают тип гамма-всплеска, известный как кратковременный гамма-всплеск, или СГРБ. Они длятся всего миллисекунды и оставляют после себя яркое послесвечение, поскольку выброс от взрыва сталкивается с газом межзвездной среды и взаимодействует с ним.

Обычно эти SGRB не наблюдаются в радиодиапазоне, что может их немного сложно интерпретировать.

«Эти взрывы происходят в далеких галактиках, а это означает, что свет от них может быть довольно слабым для наших телескопов на Земле», — объяснил астрофизик Танмой Ласкар из Университета Радбауд в Нидерландах.

«До ALMA миллиметровые телескопы не были достаточно чувствительными, чтобы обнаруживать эти послесвечения.»

Timelapse события, записанного ALMA. (T. Laskar, S. Dagnello, ALMA [ESO/NAOJ/NRAO])

Поскольку это конкретное событие, названное GRB 211106A, произошло так далеко, оно не было могут быть обнаружены нашими нынешними гравитационно-волновыми астрономическими приборами. Энергичные рентгеновские лучи, сопровождающие кратковременный взрыв, были зарегистрированы обсерваторией Нила Герелса Свифт НАСА.

Однако такие далекие галактики, как вспышка GRB 211106A, не обнаруживаются в рентгеновском диапазоне длин волн, а пыль в область означала, что оптические наблюдения Хаббла не лучше точно определяли источник.

По этой причине ученые, работающие только с рентгеновским всплеском, думали, что место взрыва было относительно близко. Поэтому они обратились к ALMA, где впервые миллиметровые волны использовались для наблюдения и контекстуализации события гамма-всплеска.

«Наблюдения Хаббла выявили неизменное поле галактик, — сказал Ласкар.

«Беспрецедентная чувствительность ALMA позволила нам с большей точностью определить местонахождение гамма-всплеска в этом поле, и оказалось, что он находится в другой слабой галактике, которая находится дальше».

«Это, в свою очередь, означает, что этот кратковременный гамма-всплеск даже мощнее, чем мы сначала думали, что делает его одним из самых ярких и энергичных за всю историю наблюдений».

Когда нейтронные звезды сталкиваются, результат впечатляет: взрыв, сопровождаемый струями материала, которые вырываются наружу со значительной скоростью в процентах от скорости света.Если нам повезет, эти струи ориентированы таким образом, что одна из них направлена ​​более или менее к нам, что мы видим извержение как гамма-всплеск.

Наблюдения в диапазоне миллиметровых волн позволили исследователям измерить некоторые ключевые свойства GRB 211106A; а именно, угол раскрытия джета, который можно использовать для определения частоты всплесков во Вселенной, и более точное измерение энергии всплесков.

«Миллиметровые длины волн могут рассказать нам о Плотность окружающей среды вокруг гамма-всплеска», — сказала астроном Женевьева Шредер из Северо-Западного университета.

«И в сочетании с рентгеновскими лучами они могут рассказать нам об истинной энергии взрыва. миллиметровые волны могут быть обнаружены в течение более длительного времени, чем в рентгеновских лучах, миллиметровое излучение также может быть использовано для определения ширины струи гамма-всплеска».

Исследователи обнаружили, что гамма-всплеск 211106A обладает некоторыми необычными свойствами, как в своей галактике-хозяине, так и в ее энергетическом профиле.

Это в конечном итоге предполагает, что существует большее разнообразие свойств SGRB, чем считается в настоящее время, что означает, что продолжение наблюдения и классификации этих событий оправдано.

Таким образом, хотя это может быть первым миллиметровым набегом на эти невероятные взрывов, крайне маловероятно, что он будет последним.

«ALMA разрушает игровое поле с точки зрения своих возможностей на миллиметровых волнах и позволяет нам увидеть слабую, динамичную Вселенную в этом типе света для впервые», — сказал Фонг.

«После десятилетнего наблюдения за короткими гамма-всплесками действительно удивительно видеть силу использования этих новых технологий для раскрытия неожиданных подарков Вселенной».

Исследование опубликовано в The Astrophysical Journal Letters и доступно на arXiv.