Астрономы обнаружили самый короткий гамма-всплеск, вызванный сверхновой звездой

Астрономы обнаружили самый короткий за всю историю всплеск гамма-лучей (GRB), вызванный взрывом массивной звезды. Используя международную обсерваторию Джемини, астрономы определили, что причиной этого 0,6-секундного шквала гамма-лучей был взрыв сверхновой в далекой галактике. Обычно, вызванные сверхновыми GRB более чем вдвое длиннее, что позволяет предположить, что некоторые короткие GRB самом деле могут быть замаскированными GRB от сверхновых.

Об этом рассказывают в Национальной исследовательской лаборатории оптико-инфракрасной астрономии (NOIRLab) Национального научного фонда (NSF) США.

Всплески гамма-лучей являются одними из самых ярких и энергичных событий во Вселенной, но ученые все еще выясняют, что именно вызывает эти мимолетные события [1]. Астрономы разделяют GRB на две широкие категории в зависимости от их продолжительности. Короткие GRB вспыхивают менее чем за две секунды и, как считается, вызваны слиянием бинарных нейтронных звезд [2]. Те, что длятся дольше, классифицируются как длинные GRB и их связывают со взрывами сверхновых, вызванных имплозией массивных звезд [3]. Однако недавнее открытие самого короткого за всю историю GRB, возникшего во время сверхновой, показывает, что GRB не укладываются аккуратно в рамки, созданные для них астрономами.

"Это открытие представляет собой короткую эмиссию гамма-излучения, вызванного сверхновой во время коллапса массивной звезды", - прокомментировал Томас Ахумада, который руководил этим исследованием и является кандидатом наук в Университете Мэриленда и астрономом Центра космических полетов Годдарда НАСА. "Она длилась всего 0,6 секунды, и находится на границе между успешным и неудачным всплеском гамма-лучей".

Команда считает, что этот и некоторые другие связанные с сверхновыми GRB, кажутся короткими, так как струи гамма-лучей, исходящих из полюсов коллапсировавшей звезды, недостаточно сильны, чтобы полностью вырваться из звезды — почти не приводя к GRB – и что у других коллапсировавших звезд такие слабые струи, они вообще не производят GRB.

Это открытие также может помочь объяснить астрономическую тайну. Длинные GRB связаны с определенным типом сверхновых (так называемый тип Ic-BL). Однако астрономы наблюдают гораздо больше этих сверхновых, чем длинных GRB. Это открытие короткого GRB, связанного с сверхновой, позволяет предположить, что некоторые из этих GRB, вызванных сверхновыми, маскируются под короткие GRB, которые, как считается, возникают в результате слияния нейтронных звезд, и поэтому не засчитываются как сверхновые.

"Наше открытие свидетельствует о том, что, поскольку мы наблюдаем гораздо больше таких сверхновых, чем длинные всплески гамма-лучей, большинству коллапсировавших звезд не удается выработать джет GRB, который пробивается через внешнюю оболочку коллапсировавшей звезды", - пояснил Ахумада. "Мы считаем, что это событие было фактически неудачной, таким, которое почти не состоялось".

Команда смогла определить, что этот GRB — идентифицированный как GRB 200826A — возник в результате взрыва сверхновой благодаря возможностям визуализации "Многообъектного спектрографа Джемини" на телескопе Джемини-север на Гавайях. Исследователи использовали Джемини-север для получения изображений галактики-хозяйки GRB 28, 45 и 80 дней после того, как 26 августа 2020 года GRB был впервые обнаружен сетью обсерваторий, в состав которой входил космический гамма-телескоп Ферми. Наблюдение Джемини позволили команде заметить характерный рост энергии, который означает сверхновую, несмотря на то, что взрыв произошел в галактике за 6,6 миллиарда световых лет от нас.

"Это была сложная задача, поскольку нам нужно было отделить свет и без того тусклой галактики от света сверхновой", - сказал Ахумада. "Джемини - единственный наземный телескоп, который может делать такие наблюдения, как вот это, с достаточно гибким графиком, чтобы мы могли втиснуть свои наблюдения".

Этот результат показывает, что классификация GRB на основе лишь их продолжительности может быть не лучшим подходом, и для определения причины GRB необходимы дополнительные наблюдения.

"Мы сначала охотились на слиянием нейтронных звезд, которые, как полагают, дают короткие всплески гамма-лучей", - добавил Ахумада. "Однако, когда мы обнаружили GRB 200826A, мы поняли, что этот всплеск, скорее всего, был вызван коллапсировавшей сверхновой звездой, было неожиданностью!"

"Обсерватории Джемини продолжают проливать новый свет на природу этих невероятных взрывов, произошедших в далекой Вселенной", - сказал Мартин Стил, руководитель программы «Джемини» в NSF. "Специальные приборы, которые поступят в эксплуатацию в течение следующего десятилетия, сохранят лидерство Джемини в дальнейших действиях с этими удивительными космическими событиями".

Примечания

[1] Вспышки гамма-лучей встречаются крайне редко, но когда они происходят, то выделяют исключительное количество энергии. Всего за несколько секунд типичный GRB высвобождает больше энергии, чем Солнце за свои 10 миллиардов лет жизни.

[2] Нейтронные звезды — одни из самых маленьких, самых плотных и самых странных астрономических объектов во Вселенной. Образующиеся в результате коллапса массивных звезд, они сжимают массу 1,4 Солнца в шар диаметром всего 10 километров. Материал нейтронных звезд столь же плотный, как ядро атома, а одна чайная ложка материала нейтронных звезд весила бы столько же, сколько гора Эверест на Земле. Кроме невероятной плотности, нейтронные звезды также очень горячие и имеют магнитные поля в миллионы раз сильнее земных.

[3] Звезда, которая коллапсировала под собственной гравитацией в конце своей жизни, также известна как коллапсар. В конце своей жизни у звезд заканчивается водород, который поддерживает ядерные реакции в их ядрах. Без стабилизирующего давления этих реакций звезды не могут бороться с гравитацией, и разрушаются в экзотический звездный остаток. Масса звезды определяет ее судьбу: звезды, меньшие, чем в 1,4 раза от массы Солнца, уменьшаются в белые карлики, большие звезды коллапсируют в нейтронные звезды, а самые большие звезды полностью коллапсируют, образуя черные дыры.

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