Таинственное происхождение самых экстремальных вспышек света во Вселенной

Наша Вселенная сияет ярким светом в электромагнитном спектре. Хотя большинство этого света поступает от звезд, таких как наше Солнце, однако в таких галактиках, как наша, мы часто наблюдаем короткие и яркие вспышки, затмевающие целые галактики.

Об этом рассказали в Центре передового опыта по выявлению гравитационных волн Австралийской исследовательского совета (OzGrav).

Считается, что некоторые из этих ярких вспышек возникают во время катастрофических событий, таких как смерть массивных звезд или столкновение двух звездных трупов, известных как нейтронные звезды. Исследователи долгое время изучали эти яркие вспышки или "транзиенты", чтобы получить представление о смерти и послежизни звезд, а также эволюции нашей Вселенной.

Иногда астрономы встречают транзиенты, бросающих вызов ожиданиям и озадачивающих теоретиков, которые давно предсказывали, как должны выглядеть различные транзиенты. В октябре 2014 года программа долгосрочного мониторинга южного неба с помощью телескопа Чандра – флагманского рентгеновского телескопа НАСА – обнаружила один такой загадочный транзиент под названием CDF-S XT1: яркий транзиент продолжительностью несколько тысячных секунд. Количество энергии, высвобождаемой CDF-S XT1 в рентгене, была сравнима с количеством энергии, которую Солнце излучает за миллиард лет. С момента первого открытия астрофизики выдвинули много гипотез для объяснения этого транзиента; однако ни одна из них не была окончательной.

В недавнем исследовании группа астрофизиков во главе с постдокторантом в OzGrav доктором Нихилом Сариным (Университет Монаша) обнаружила, что наблюдение за CDF-S XT1 соответствуют прогнозам излучения, ожидаемого от высокоскоростной струи, движущейся со скоростью, близкой к скорости света. Такие "оттоки" могут быть вызваны только в экстремальных астрофизических условиях, таких как разрушение звезды во время ее разрыва массивной черной дырой, коллапс массивной звезды или столкновение двух нейтронных звезд.

Исследование Сарина и других выявило, что отток от CDF-S XT1, вероятно, был вызван двумя нейтронными звездами, слившихся вместе. Это открытие делает CDF-S XT1 похожим на знаменательное открытие 2017 под названием GW170817 – первое наблюдение гравитационных волн, космической ряби в ткани пространства и времени, хотя CDF-S XT1 находится в 450 раз дальше от Земли. Такое огромное расстояние означает, что это слияние произошло очень рано в истории Вселенной; оно также может быть одним из самых дальних из когда-либо наблюдаемых слияний нейтронных звезд.

Столкновение нейтронных звезд - это основные места во Вселенной, где создаются тяжелые элементы, такие как золото, серебро и плутоний. Поскольку CDF-S XT1 произошел в начале истории Вселенной, это открытие улучшает наше понимание химического состояния и элементов Земли.

Последние наблюдения за другим транзиентом AT2020blt в январе 2020 года – в основном с помощью Утановки транзиентов Цвики – озадачили астрономов. Свет этого транзиента похож на излучение от высокоскоростных оттоков, возникающих при коллапсе массивной звезды. Такие оттоки обычно производят гамма-лучи с большей энергией; однако они отсутствуют в данных – они не наблюдались. Эти гамма-лучи могут отсутствовать только с одной из трех причин: 1) гамма-лучи не производились, 2) гамма-лучи были направлены в сторону от Земли, 3) гамма-лучи были слишком слабыми, чтобы их можно было увидеть.

В отдельном исследовании, снова проведенном исследователем OzGrav, д-ром Сарином, астрофизики Университета Монаш объединились с исследователями в Алабаме, Луизиане, Портсмуте и Лестере, чтобы показать, что AT2020blt вероятно производил гамма-излучение, направленное к Земле, просто оно было очень слабое и пропущено нашими современными инструментами.

Доктор Сарин говорит: "Вместе с другими подобными наблюдениями транзиентов, эта интерпретация означает, что мы сейчас начинаем понимать загадочную проблему того, как гамма-излучение производится при катаклизмических взрывах повсюду во Вселенной".

Класс ярких транзиентов, известных под общим названием как гамма-всплески, включая CDF-S XT1, AT2020blt и AT2021any, производит достаточно энергии, чтобы затмить целые галактики всего за одну секунду.

"Несмотря на это, точный механизм, производящий высокоэнергетическое излучение, которое мы обнаруживаем с другой стороны Вселенной, неизвестен", - объясняет доктор Сарин. "Эти два исследования изучали некоторые из самых экстремальных взрывов гамма-излучения, которые когда-либо были обнаружены. С дальнейшими исследованиями мы наконец-то сможем ответить на вопрос, над которым мы размышляли десятилетиями: Как работают гамма-всплески?"

! Читайте еще интересные новости о космосе на сайте или следите за ними на Facebook.