Ожидая умирающую звезду, астрономы последовали за чудовищной вспышкой к чему-то другому

Мощная вспышка света из галактики, удаленной от нас на миллиард световых лет, переворачивает наши представления о самых мощных взрывах во Вселенной.

Гамма-всплеск, по-видимому, является результатом слияние двух нейтронных звезд. Это само по себе не является сюрпризом; нейтронные звезды могут испустить короткий, интенсивный всплеск высокоэнергетического излучения, когда они сталкиваются друг с другом.

Что такое удар, так это продолжительность выброса. Вспышка гамма-излучения длилась 50 секунд. Ранее считалось, что такая продолжительность связана только со взрывами сверхновых.

«Астрономы долгое время считали, что гамма-всплески делятся на две категории: длительные всплески взрывающихся звезд. и кратковременные всплески от слияния компактных звездных объектов», — объясняет астрофизик Крис Фрайер из Лос-Аламосской национальной лаборатории.

«Но в недавно наблюдаемом событии мы обнаружили килонову вместе с длительным -лучевой всплеск, и это исказило эту простую картину.»

Гамма-излучение — это самая энергичная форма света во Вселенной, продукт радиоактивного распада атомных ядер. И гамма-всплеск огромен, высвобождая за несколько секунд столько энергии, сколько Солнце произвело бы за 10 миллиардов лет. Только чрезвычайно сильные события могут вызвать такие мощные вспышки света.

Когда свет от столкновения нейтронных звезд достиг Земли в 2017 году, мы впервые увидели, как могут развиваться эти события. В ней описывался взрыв килоновой — между классической новой и сверхновой по силе — сопровождаемый относительно коротким гамма-всплеском. Взятый вместе, полный спектр света дал нам план для интерпретации подобных коротких всплесков гамма-излучения.

Исследователи также наблюдали большой диапазон длительных всплесков гамма-излучения от сверхновых. Именно тогда массивная звезда достигает конца своей жизни, становится нестабильной и взрывается.

Когда в декабре прошлого года наблюдался продолжительный гамма-всплеск (впоследствии названный GRB211211A), астрономы направили свои телескопы на взгляните на послесвечение, которое обычно следует за таким взрывом. К своему удивлению, они обнаружили объект, который слишком быстро тускнел, чтобы быть сверхновой, и избыток инфракрасного света.

«На нашем ночном небе есть много объектов, которые быстро тускнеют», — говорит астрофизик Вэнь. — Фай Фонг из Северо-Западного университета.

«Мы отображаем источник в разных фильтрах, чтобы получить информацию о цвете, которая помогает нам определить личность источника. В этом случае преобладал красный цвет, а более синие цвета исчезали быстрее. Эта цветовая эволюция является контрольным признаком килоновой, а килоновые могут возникать только в результате слияния нейтронных звезд».

Анализ события выявил еще несколько интересных фактов. Например, отслеживание события до галактики-хозяина, удаленной от нас на 1,1 миллиарда световых лет, выявило молодую галактику, которая все еще находится в стадии звездообразования. Это сильно отличается от старой, мертвой, не звездообразующей галактики, из которой возникло столкновение 2017 года. Это означает, что поиск событий килоновой, возможно, потребуется расширить до более широкого диапазона типов галактик.

И, как мы видели в случае слияния 2017 года, слияния нейтронных звезд ответственны за создание тяжелых элементов, таких как золото и платина. Группа ученых смоделировала излучение GRB211211A и обнаружила, что взрыв образовал тяжелые элементы, примерно в 1000 раз превышающие массу Земли.

Что касается причины, по которой это событие было таким разным по продолжительности, мы не знаем. на самом деле еще не знаю. Все в нем, кроме гамма-всплеска, соответствует профилю слияния нейтронных звезд, что, по словам ученых, открывает несколько невероятно интересных возможностей.

«Это был замечательный гамма-всплеск. ожидать, что слияние продлится более двух секунд. Каким-то образом этот джет приводил в действие джет почти целую минуту. Возможно, такое поведение можно объяснить долгоживущей нейтронной звездой, но мы не можем исключить, что то, что мы видели, было нейтронная звезда разрывается на части черной дырой, — говорит астрофизик Бенджамин Гомперц из Бирмингемского университета в Великобритании.

— Изучение большего количества этих событий поможет нам определить правильный ответ и получить подробные информация, которую мы получили от GRB 211211A, будет иметь неоценимое значение для этой интерпретации».

Событие было проанализировано в пяти статьях, опубликованных в Nature. Их можно найти здесь, здесь, здесь, здесь и здесь.