Самый мощный космический взрыв, когда-либо виденный, раскрывает неожиданный поворот

В октябре 2022 года исследования по мониторингу неба на наличие взрывов в космосе начали проводитьсякак лягушка в носке.

Причина? Что-то на расстоянии 2,4 миллиарда световых лет от нас испустило самый большой всплеск гамма-излучения, когда-либо зарегистрированный. Событие GRB 221009A имело рекордную мощность в 18 тераэлектронвольт и было настолько мощным, что потрясло внешнюю атмосферу Земли.

Событие, получившее прозвище «ЛОДКА» (что означает «Самое яркое за все время»), как мы позже определили, было рождение черной дыры в результате насильственной смерти массивной звезды.

Теперь новый анализ эволюционирующего света раскрыл хитросплетения этого взрыва и обнаружил, что, несмотря на всю его ярость гамма-излучения, ЛОДКА на самом деле оказалась на удивление обычной, чего мы не ожидали.

«Она не ярче предыдущих сверхновых», — говорит астрофизик Питер Бланшар из Северо-Западного университета в США.

«Она выглядит вполне нормально в контексте других сверхновых, связанных с менее энергичными гамма-всплесками (GRB). Можно было бы ожидать, что та же самая коллапсирующая звезда, производящая очень энергичный и яркий гамма-всплеск, также произведет очень энергичную и яркую сверхновую. Но оказывается, что это вполне нормально. это не так. У нас есть этот чрезвычайно яркий гамма-всплеск, но это обычная сверхновая.»

Гамма-всплески — самые мощные взрывы, наблюдаемые в космосе. Как следует из названия, это всплески гамма-излучения – самого энергичного света во Вселенной – которые могут вспыхнуть за 10 секунд с такой же энергией, какую Солнце излучит за 10 миллиардов лет.

Мы знаем по крайней мере, два основных события, которые могут создать гамма-всплеск: образование черной дыры, когда массивная звезда становится сверхновой, или гиперновая, сопровождающая слияние двух нейтронных звезд.

Виды новых звезд, которые производят гамма-излучение Считается, что гамма-всплески ответственны за образование тяжелых элементов во Вселенной. Дело в том, что тяжелых элементов просто не существовало до тех пор, пока их не создали звезды.

Звезды в основном образуются из газообразного водорода, которого много во Вселенной, но они сталкивают атомные ядра в своих ядрах, создавая более тяжелые элементы. В первую очередь это касается железа, поскольку синтез атомов железа поглощает больше энергии, чем генерирует.

Однако элементы тяжелее железа могут образоваться в жестоких муках гигантского космического взрыва. И мы это видели! После столкновений нейтронных звезд ученые обнаружили элементы, слишком тяжелые для образования в результате синтеза ядра.

Но мы многого не знаем. Если мы сможем определить, какие взрывы с наибольшей вероятностью будут производить эти элементы, у нас появится новый инструмент для понимания не только того, как Вселенная создает вещества, но и того, насколько распространены такие взрывы.

Итак, естественно, Бланшар и его коллеги хотели взглянуть на GRB 221009A, чтобы увидеть, есть ли в испускаемом им свете признаки тяжелых элементов.

Но им пришлось подождать. Взрыв был настолько ярким, что практически ослепил наши инструменты.

«Всплеск гамма-всплеска был настолько ярким, что скрывал любые потенциальные признаки сверхновой в первые недели и месяцы после вспышки», — объясняет Бланшар.

«В такие моменты так называемое послесвечение гамма-всплеска напоминало фары автомобиля, едущего прямо на вас, не позволяя вам видеть саму машину. Поэтому нам приходилось ждать, пока оно значительно погаснет, чтобы дать нам шанс увидеть сверхновую».

Только примерно через шесть месяцев после того, как мы впервые увидели взрыв, исследователи смогли использовать космический телескоп Джеймса Уэбба, чтобы посмотреть на свет в инфракрасных длинах волн. Так они смогли определить, что сама сверхновая была относительно нормальной. Причина, по которой он был таким ярким, вероятно, заключалась в том, что струя гамма-всплеска была направлена ​​прямо на Землю.

Затем исследователи объединили данные JWST с радионаблюдениями с Большой миллиметровой/субмиллиметровой решетки Атакамы, чтобы посмотреть для определенных диапазонов длин волн, соответствующих присутствию тяжелых элементов. Однако, хотя они и обнаружили такие вещества, как кальций и кислород, которые довольно стандартны для сверхновых, не было никаких признаков образования тяжелых элементов.

Теперь скорость слияния нейтронных звезд недостаточна для образования такого количества тяжелого материала, который мы видим во Вселенной. Ожидалось, что гигантские взрывы, такие как GRB 221009A, будут способствовать этому, но отсутствие тяжелых элементов предполагает, что мы ошибались на этот счет.

Поэтому нам нужно посмотреть на другие потенциальные источники, чтобы посмотреть, сможем ли мы определить виновника. говорят исследователи.

«Мы не видели следов этих тяжелых элементов, что позволяет предположить, что чрезвычайно энергичные гамма-всплески, такие как BOAT, не производят эти элементы», — говорит Бланшар.

«Это не так. Это не означает, что не все гамма-всплески производят их, но это ключевая информация, поскольку мы продолжаем понимать, откуда берутся эти тяжелые элементы. Будущие наблюдения с помощью JWST определят, производят ли эти элементы «обычные» родственники BOAT». p>

Результаты опубликованы в журнале Nature Astronomy.