Астрономи зривають маски з космічних вивержень в сусідніх галактиках

Короткочасний сплеск високоенергетичного світла пронісся по Сонячній системі 15 квітня, змусивши спрацювати багато приладів, розташованих у космосі, включаючи прилади на борту місій NASA та Європи. Тепер численні міжнародні наукові групи прийшли до висновку, що вибух прибув із супернамагніченого зоряного залишку, відомого як магнітар, розташований у сусідній галактиці.

Про це розповідають в Університеті штату Луїзіана, США.

Це відкриття підтверджує давні підозри, що деякі сплески гамма-променів ( GRB) -- які є космічними виверженнями, що виявляються в небі майже щодня -- насправді потужні спалахи від магнітарів, розташованих відносно недалеко від нашого дому.

"Виявлення існування спалахів від популяції позагалактичних магнітарів надасть у майбутньому можливості для дослідників LIGO та ядерних фізиків заглибитися в основні питання Всесвіту", - сказав доцент кафедри фізики та астрономії Університету штату Луїзіана Ерік Бернс, який є частиною цього міжнародного відкриття.

Спалах магнітара від 15 квітня доводить, що ці події являють собою власний клас GRB. Бернс очолив роботу з вивчення додаткових підозрюваних, використовуючи дані численних місій. Висновки будуть опубліковані в "The Astrophysical Journal Letters". Сплески поблизу галактики M81 у 2005 році та галактики Андромеда, або M31, у 2007 році вже були попередньо віднесені до гігантських спалахів, і команда ідентифікувала спалах у M83, який також спостерігався у 2007 році, але щодо нього з′явилися нові дані. Вчені також спостерігали гігантські спалахи у 1979, 1998 та 2004 роках.

"Це невелика вибірка, але ми тепер маємо глибше уявлення про їх справжні енергії та про те, як далеко ми можемо їх виявити", - каже Бернс. "Кілька відсотків коротких GRB дійсно можуть бути гігантськими спалахами від магнітарів. Насправді, вони можуть бути найпоширенішими високоенергетичними спалахами, які ми виявляли до цього часу за межами нашої галактики -- приблизно в п′ять разів частіше, ніж наднові".

GRB -- це найпотужніші вибухи в космосі, можуть бути виявлені крізь мільярди світлових років. Ті, що тривають менше приблизно двох секунд, називаються короткими GRB. Вони виникають, коли пара обертових нейтронних зірок, які є розчавленими залишками зірок, що вибухнули, спірально рухаються одна до одної і зливаються. Астрономи підтвердили цей сценарій принаймні для деяких коротких GRB в 2017 році, коли сплеск послідував за приходом гравітаційних хвиль, або брижів у просторі-часі, що утворилися, коли злилися нейтронні зірки на відстані 130 мільйонів світлових років від нас.

"Улюбленим поясненням більшості коротких сплесків гамма-променів є те, що вони випускаються струменем сміття, яке рухається зі швидкістю, близькою до швидкості світла, виробленого в результаті злиття нейтронних зірок або нейтронної зірки та чорної діри", - каже Ерік Бернс, член команди Моніторингу гамма-спалахів, що працює з космічним телескопом Фермі, потім співробітник Центру космічних польотів NASA ім. Годдарда у Грінбелті, штат Меріленд. "LIGO повідомляє нам, що відбулося злиття компактних об′єктів, а Фермі повідомляє, що відбувся короткий сплеск гамма-променів. Разом ми знаємо, що те, що ми спостерігали, було злиттям двох нейтронних зірок, що суттєво підтверджує цей зв′язок".

Магнітари -- це нейтронні зірки з найсильнішими відомими магнітними полями, інтенсивність яких до тисячі разів перевищує типові нейтронні зірки і до 10 трильйонів разів силу магніту холодильника. Помірні порушення магнітного поля можуть призвести до того, що магнітари будуть вивергатися зі спрадичними спалахами рентгенівських променів протягом декількох тижнів або довше. Магнітари рідко робляють величезні виверження, звані гігантськими спалахами, які виробляють гамма-промені -- найенергетичнішу форму світла.

Незадовго до 4:42 ранку за EDT, 15 квітня 2020 року, короткий потужний сплеск рентгенівських та гамма-променів пронісся повз Марс, призвівши до спрацювання Детектора нейтронів високих енергій на борту космічного апарату НАСА "Mars Odyssey", який знаходиться на орбіті планети з 2001 року. Приблизно через 6,6 хвилин вибух спрацьовував на приладі "Конус" на супутнику НАСА "Вітер", який обертається навколо точки між Землею і Сонцем, розташованої приблизно за 1 500 000 кілометрів. Ще через 4,5 секунди випромінювання пройшло повз Землю, призвівши до спрацювання приладів на космічному телескопі НАСА "Фермі", а також на супутнику Європейського космічного агентства "INTEGRAL" і "Моніторі атмосферно-космічних взаємодій" (ASIM) на борту Міжнародної космічної станції.

Імпульс випромінювання тривав лише 140 мілісекунд, або так же швидко, як кліпання оком чи клацання пальцями.

Місії Фермі, Свіфт, Вітер, Марс Одісей та INTEGRAL беруть участь у системі GRB-локалізації, яка називається Міжпланетною мережею, або IPN. Фінансуючись на даний час проектом Фермі, IPN працює з кінця 1970-х років, використовуючи різні космічні апарати, розташовані по всій Сонячній системі. Оскільки сигнал доходив до кожного детектора в різний час, будь-яка пара з них може допомогти звузити місцерозташування сплеску на небі. Чим більші відстані між космічними апаратами, тим краща точність визначення.

IPN зафіксувала сплеск 15 квітня, який отримав назву GRB 200415A, прямо з центральної області NGC 253 -- в яскравій спіральній галактиці, розташованій приблизно за 11,4 мільйона світлових років від нас у сузір′ї Скульптора. Це найточніше місцеположення в небі, яке було визначено для магнітара, розташованого за межами Великої Магелланової Хмари, супутника галактики і місцезнаходження гігантського спалаху в 1979 році, першого з виявлених в історії.

Гігантські спалахи від магнітарів у Чумацькому Шляху та його супутниках розвиваються чітко, зі швидким підйомом до пікової яскравості, що супроводжується більш поступовим залишком флуктуацій випромінювання. Ці зміни виникають внаслідок обертання магнітара, які багаторазово переміщують спалах всередину та зовні поля зору з Землі, подібно до маяка.

Спостереження за цими флуктуаціями залишку є безперечним свідченням гігантської спалаху. Однак, знаходячись за мільйони світлових років, це випромінювання занадто тьмяне, щоб можна було його виявити за допомогою сучасних приладів. Оскільки їх сигнатури відсутні, гігантські спалахи в галактичному сусідстві можуть маскуватися під набагато більш далекі та потужні GRB від злиття.

Нещодавно NASA оголосило, що вибрало чотири малі астрофізичні місії для подальшої розробки концепції в новій програмі під назвою "Піонери". За допомогою невеликих супутників та наукових аеростатів, цей вибір підключить нові платформи для вивчення космічних явищ, таких як еволюція галактик, екзопланет, нейтрино високих енергій та злиття нейтронних зірок. Одна з місій, яка називається StarBurst, очолювана Даном Коцевським з Центру космічних польотів Маршалла НАСА у якості головного дослідника та Еріком Бернсом у якості наукового керівника, призначена для вивчення коротких GRB у партнерстві з LIGO для подальших космічних досліджень, і разом вони продовжать свої намагання зрозуміти ці джерела.

Читайте ще цікаві новини про космос.