Таємниче походження найекстремальніших спалахів світла у Всесвіті

Наш Всесвіт сяє яскравим світлом в електромагнітному спектрі. Хоча більшість цього світла надходить від зір, таких як наше Сонце, проте у таких галактиках, як наша, ми часто спостерігаємо короткі та яскраві спалахи, які затьмарюють цілі галактики.

Про це розповіли в Центрі передового досвіду з виявлення гравітаційних хвиль Австралійської дослідницької ради (OzGrav).

Вважається, що деякі з цих найяскравіших спалахів виникають під час катастрофічних подій, таких як смерть масивних зір або зіткнення двох зоряних трупів, відомих як нейтронні зорі. Дослідники довгий час вивчали ці яскраві спалахи або "транзієнти", щоб отримати уявлення про смерті та післяжиття зір, а також еволюцію нашого Всесвіту.

Іноді астрономи зустрічають транзієнти, що кидають виклик очікуванням і спантеличують теоретиків, які давно передбачали, як мають виглядати різні транзієнти. У жовтні 2014 року програма довгострокового моніторингу південного неба за допомогою телескопа Чандра – флагманського рентгенівського телескопа НАСА – виявила один такий загадковий транзієнт під назвою CDF-S XT1: яскравий транзієнт тривалістю кілька тисячних секунд. Кількість енергії, вивільненої CDF-S XT1 у рентгені, була порівнянна з кількістю енергії, яку Сонце випромінює за мільярд років. З моменту першого відкриття астрофізики висунули багато гіпотез для пояснення цього транзієнта; проте жодна з них не була остаточною.

У недавньому дослідженні група астрофізиків на чолі з постдокторантом в OzGrav доктором Ніхілом Саріном (Університет Монаша) виявила, що спостереження за CDF-S XT1 відповідають прогнозам випромінювання, очікуваного від високошвидкісного струменя, що рухається зі швидкістю, близькою до швидкості світла. Такі "відтоки" можуть бути спричинені лише в екстремальних астрофізичних умовах, таких як руйнування зорі під час її розриву масивною чорною дірою, колапс масивної зорі або зіткнення двох нейтронних зір.

Дослідження Саріна та інших виявило, що відтік від CDF-S XT1, ймовірно, був викликаний двома нейтронними зорями, що злилися разом. Це відкриття робить CDF-S XT1 схожим на знаменне відкриття 2017 року під назвою GW170817 – перше спостереження гравітаційних хвиль, космічних брижів у тканині простору та часу, хоча CDF-S XT1 знаходиться у 450 разів далі від Землі. Така величезна відстань означає, що це злиття відбулося дуже рано в історії Всесвіту; воно також може бути одним з найдальших з коли-небудь спостережуваних злиттів нейтронних зір.

Зіткнення нейтронних зір – це основні місця у Всесвіті, де створюються важкі елементи, такі як золото, срібло та плутоній. Оскільки CDF-S XT1 стався на початку історії Всесвіту, це відкриття покращує наше розуміння хімічного достатку та елементів Землі.

Останні спостереження за іншим транзієнтом AT2020blt у січні 2020 року – в основному за допомогою Утановки транзієнтів Цвікі – спантеличили астрономів. Світло цього транзієнта схоже на випромінювання від високошвидкісних відтоків, що виникають під час колапсу масивної зорі. Такі відтоки зазвичай виробляють гамма-промені з більшою енергією; однак вони відсутні в даних – вони не спостерігались. Ці гамма-промені можуть бути відсутні лише з однієї з трьох причин: 1) гамма-промені не вироблялися, 2) гамма-промені були спрямовані у сторону від Землі, 3) гамма-промені були надто слабкими, щоб їх можна було побачити.

В окремому дослідженні, знову проведеному дослідником OzGrav, д-ром Саріном, астрофізики Університету Монаш об’єдналися з дослідниками в Алабамі, Луїзіані, Портсмуті та Лестері, щоб показати, що AT2020blt ймовірно виробляв гамма-випромінювання, спрямоване до Землі, просто воно було дуже слабке та пропущене нашими сучасними інструментами.

Доктор Сарін каже: "Разом з іншими подібними спостереженнями транзієнтів, ця інтерпретація означає, що ми зараз починаємо розуміти загадкову проблему того, як гамма-випромінювання виробляються під час катаклізмічних вибухів повсюди у Всесвіті".

Клас яскравих транзієнтів, відомих під загальною назвою як гамма-сплески, включаючи CDF-S XT1, AT2020blt та AT2021any, виробляє достатньо енергії, щоб затьмарити цілі галактики всього за одну секунду.

"Попри це, точний механізм, який виробляє високоенергетичне випромінювання, яке ми виявляємо з іншого боку Всесвіту, невідомий", - пояснює доктор Сарін. "Ці два дослідження вивчали деякі з найекстремальніших вибухів гамма-випромінювання, які коли-небудь були виявлені. З подальшими дослідженнями ми нарешті зможемо відповісти на питання, над яким ми роздумували десятиліттями: Як працюють гамма-сплески?"

! Читайте ще цікаві новини про космос на сайті, або слідкуйте за ними на Facebook.