Nowa kilonowa zmusza astronomów do ponownego przemyślenia tego, co wiemy o rozbłyskach gamma

Rok temu astronomowie wykryli potężny rozbłysk gamma (GRB), który trwał około dwóch minut, i nazwali go GRB 211211A. Teraz to niezwykłe wydarzenie obala od dawna utrzymywane założenie, że dłuższe GRB są charakterystyczną sygnaturą masywnej gwiazdy przechodzącej w supernową. Zamiast tego dwa niezależne zespoły naukowców zidentyfikowały źródło jako tzw.kilonowaspowodowane połączeniem się dwóch gwiazd neutronowych, według A nowy liść Opublikowane w czasopiśmie Nature. Ponieważ połączenia gwiazd neutronowych miały generować tylko krótkie GRB, odkrycie zdarzenia hybrydowego z udziałem kilonowej z długim GBR jest zaskakujące.

„To odkrycie łamie nasze standardowe wyobrażenie o rozbłyskach gamma” powiedziała współautorka Eve ChaseH, badacz z tytułem doktora w Los Alamos National Laboratory. „Nie możemy dłużej zakładać, że wszystkie krótkotrwałe rozbłyski pochodzą z łączenia się gwiazd neutronowych, podczas gdy te długotrwałe pochodzą z supernowych. Teraz zdajemy sobie sprawę, że kategoryzowanie rozbłysków gamma jest znacznie trudniejsze. To odkrycie poszerza naszą wiedzę na temat promieniowania gamma” dochodzi do skrajności”.

jak my wspomniałem wcześniejRozbłyski gamma to niezwykle wysokoenergetyczne eksplozje w odległych galaktykach, które trwają od milisekund do kilku godzin. pierwszy rozbłyski gamma Zostało to zauważone pod koniec lat sześćdziesiątych, dzięki wprowadzeniu na rynek willa satelity przez Stany Zjednoczone. Ich celem było wykrycie sygnatur promieniowania gamma podczas testów broni jądrowej w następstwie traktatu o zakazie prób jądrowych z 1963 r. Ze Związkiem Radzieckim. Stany Zjednoczone obawiały się, że Sowieci przeprowadzają tajne próby nuklearne z naruszeniem traktatu. W lipcu 1967 roku dwa z tych satelitów zarejestrowały błysk promieniowania gamma, który nie był wyraźnie oznaką testu broni jądrowej.

Zaledwie dwa miesiące temu wiele detektorów satelitarnych wykryło Potężny rozbłysk gamma przechodząc przez nasz Układ Słoneczny, wysyłając astronomów z całego świata do wycelowania swoich teleskopów w tę część nieba, aby zebrać istotne dane na temat zdarzenia i jego poświaty. Nazwany GRB 221009A, był najpotężniejszym zarejestrowanym dotychczas rozbłyskiem gamma i prawdopodobnie „krzykiem narodzin” nowej czarnej dziury.

Istnieją dwa rodzaje rozbłysków gamma: krótkie i długie. Klasyczne krótkotrwałe GRB trwają mniej niż 2 sekundy i wcześniej uważano, że występują tylko w wyniku połączenia dwóch ultra-gęstych obiektów, takich jak podwójne gwiazdy neutronowe, tworząc towarzyszącą kilonową. Długie GRB mogą trwać od kilku minut do kilku godzin i uważa się, że występują, gdy masywna gwiazda przechodzi w supernową.

Astronomowie w teleskopach Fermiego i Swifta jednocześnie wykryli ostatni rozbłysk gamma w grudniu ubiegłego roku i ustalili położenie w gwiazdozbiorze. Buty. Ta szybka identyfikacja pozwoliła innym teleskopom na całym świecie skierować swoją uwagę na ten sektor, co umożliwiło im uchwycenie kilonowej we wczesnych stadiach. I był niezwykle blisko rozbłysku gamma: około 1 miliarda lat świetlnych od Ziemi, w porównaniu do około 6 miliardów lat w przypadku średniego rozbłysku gamma wykrytego do tej pory. (Światło podróżowało z najdalszego zarejestrowanego GRB przez około 13 miliardów lat.)

„To było coś, czego wcześniej nie widzieliśmy” powiedział współautor Simon DiShiara, astronom z Penn State i członek zespołu Swift. „Wiedzieliśmy, że nie jest to związane z supernową, śmiercią masywnej gwiazdy, ponieważ było tak blisko. To był zupełnie inny rodzaj sygnału świetlnego, taki, który kojarzymy z kilonową, eksplozją spowodowaną kolizją gwiazdy neutronowe”.

Kiedy dwie podwójne gwiazdy neutronowe zaczynają wirować w swojej spirali śmierci, wysyłają potężne fale grawitacyjne i pozbawiają się nawzajem materii bogatej w neutrony. Następnie gwiazdy zderzają się i łączą, tworząc gorący obłok szczątków, który świeci światłem o wielu długościach fal. To bogate w neutrony szczątki, które według astronomów wytwarzają widzialne i podczerwone światło kilonowe – poświata jest jaśniejsza w podczerwieni niż w widmie widzialnym, co jest charakterystyczną sygnaturą takiego zdarzenia, które wynika z tego, że ciężkie pierwiastki w wyrzutni blokują światło widzialne, ale przepuszczają promienie podczerwone przechodzą.

Ta sygnatura została ujawniona w analizie post hoc GRB211211A. A ponieważ późniejszy rozpad łączenia się gwiazd neutronowych wytwarza ciężkie pierwiastki, takie jak złoto i platyna, astronomowie mają teraz nowy sposób badania, w jaki sposób te ciężkie pierwiastki powstają w naszym wszechświecie.

Kilka lat temu zmarły astrofizyk Neila Gryllsa Zasugerował, że dłuższe rozbłyski gamma mogą być wytwarzane przez łączenie się gwiazd neutronowych. Wydaje się właściwe, że należące do NASA Swift Observatory, nazwane na jego cześć, odegrało kluczową rolę w odkryciu GRB 211211A i pierwszym bezpośrednim dowodzie takiego związku.

„To odkrycie jest wyraźnym przypomnieniem, że wszechświat nigdy nie został w pełni zbadany”. powiedziała współautorka Gillian Rastingad, doktor Studentka Northwestern University. „Astronomowie często przyjmują za pewnik, że pochodzenie GRB można określić na podstawie tego, jak długie są GRB, ale to odkrycie pokazuje nam, że wciąż jest wiele do zrozumienia na temat tych niesamowitych wydarzeń”.

DOI: Natura, 2022. 10.1038 / s41550-022-01819-4 (Informacje o DOI).