Сигнал, похороненный в результате крупнейшего когда-либо виденного взрыва, намекает на полное уничтожение

Время от времени ночное небо освещается впечатляющим взрывом, который сияет самым энергичным светом, который только может произвести наша Вселенная. Известные как гамма-всплески, они могут за несколько секунд высвободить то, что наше Солнце будет излучать за свою жизнь.

Теперь ученые обнаружили невиданный ранее сигнал, скрытый в спектре электромагнитного излучения, исходящего от самого яркого гамма-всплеска, когда-либо зарегистрированного.

Этот сигнал представляет собой световое излучение — яркую область спектра гамма-лучей, создаваемую чем-то, излучающим свет в этом конкретном диапазоне длин волн. И это что-то, как определили ученые, — это полное и абсолютное разрушение: взаимное уничтожение электрон-позитронных пар, материи и ее аналога из антиматерии.

По прозвищу «ЛОДКА» (сокращение от «Самый яркий из всех времен»). , всплеск был обнаружен еще в октябре 2022 года. Он стал результатом взрыва огромной звезды, когда ее ядро ​​превратилось в черную дыру, выпустив такое количество энергичных фотонов, что нам было трудно провести точные измерения.

Но измерения действительно были проведены, и ученые с самого начала знали, что они наблюдают за чем-то особенным.

«Через несколько минут после извержения ЛОДКИ монитор гамма-всплеска Ферми зафиксировал необычную энергию. пик, который привлек наше внимание», — говорит астрофизик Мария Эдвиг Равазио из Университета Радбауд в Нидерландах.

«Когда я впервые увидела этот сигнал, у меня мурашки по коже. Наш анализ с тех пор показывает, что это был первый максимум. -доверительная линия излучения, когда-либо наблюдавшаяся за 50 лет изучения гамма-всплесков.»

Появляясь в виде светлых полосок в спектре света, излучаемого источником, эмиссионные линии указывают на то, что что-то заставляет свет определенных длин светить ярче – источник дополнительных выбросов. Точно так же там, где поглощаются длины волн света, могут появляться более темные полосы, известные как линии поглощения.

Особенности излучения и поглощения могут многое рассказать нам о химических составляющих различных астрофизических процессов, от металличности звезд до молекул в состав атмосфер далеких планет.

Существуют разные сценарии, которые могут вызвать гамма-всплеск, взрыв самого энергичного света в электромагнитном спектре, но тот, который создал ЛОДКУ — официально названный GRB 221009A – было рождением черной дыры. Внешний материал звезды был яростно выброшен в космос, а ядро ​​сжалось под действием силы тяжести, образовав самый плотный объект во Вселенной.

Этот взрыв сопровождался выбросом струй или частиц, вырывающихся наружу в противоположных направлениях. Это то, что мы видим при гамма-всплеске, когда струя направлена ​​под углом к ​​нашему лучу зрения.

Когда GRB 221009A впервые взорвался, яркость была настолько огромной, что скрывала все детали. За 80 секунд пиковая энергия всплеска в 12 миллионов электрон-вольт снизилась до примерно 6 миллионов электрон-вольт. Всего пять минут спустя яркость снизилась настолько, что гамма-телескоп Ферми смог различить линию излучения, которая длилась не менее 40 секунд.

Исследователи полагают, что за усиленное свечение ответственно явление, называемое аннигиляцией. Когда электрон и его аналог из антивещества, позитрон, сталкиваются, они производят фотон с энергией 0,511 миллиона электрон-вольт.

Эффект излучения, наблюдаемый в ЛОДКЕ, отражает гораздо более высокую энергию, но исследователи объяснение этому. Аннигиляция произошла в реактивном самолете, который двигался к нам со скоростью примерно 99,9 процента скорости света. Из-за этого энергия казалась намного выше, чем была на самом деле. Это иллюзия, основанная на нашем угле наблюдения, которую можно увидеть в других астрофизических джетах.

«Потому что мы смотрим в струю, где материя движется на близком расстоянии. со скоростью света, это излучение сильно смещается в голубую сторону и перемещается в сторону гораздо более высоких энергий», — объясняет астрофизик Гор Оганесян из Научного института Гран-Сассо в Италии.

Хотя кажется, что GRB 221009A был крайним примером гамма-всплеска. , последующие наблюдения и анализ с тех пор показали, что ЛОДКА на самом деле была вполне нормальной – ее яркость была просто результатом ее ориентации, вспыхивающей прямо в нашем направлении.

На самом деле это хорошие новости. Это означает, что мы можем использовать ЛОДКУ, чтобы понять, как гамма-всплески обычно развиваются с течением времени, и процессы, которые происходят в них.

«После десятилетий изучения этих невероятных космических взрывов мы до сих пор не поняли понять детали того, как работают эти струи», — говорит астрофизик Элизабет Хейс из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА.

«Нахождение таких ключей, как эта замечательная эмиссионная линия, поможет ученым более глубоко исследовать эту экстремальную среду».

Результаты опубликованы в журнале Science.