Astronomowie odkrywają pierwsze widma emisyjne najjaśniejszego w historii rozbłysku gamma

Naukowcy wpadli w panikę, odkąd kilka detektorów kosmicznych zarejestrowało potężny rozbłysk gamma (GRB) w październiku 2022 r. – rozbłysk tak aktywny, że astronomowie nazwali go ŁODZIĄ (najjaśniejszą eksplozją w historii). Teraz międzynarodowy zespół astronomów przeanalizował niezwykły szczyt energii wykryty przez należący do NASA kosmiczny teleskop promieniowania gamma Fermi i doszedł do wniosku, że jest to widmo emisyjne – twierdzi Nowy papier Wyniki te opublikowano w czasopiśmie Science. Według autorów jest to pierwsza linia emisyjna o wysokim stopniu pewności, jaką kiedykolwiek zaobserwowano w ciągu 50 lat badań rozbłysków gamma.

Jak już wcześniej informowaliśmy, rozbłyski gamma to eksplozje niezwykle wysokoenergetyczne w odległych galaktykach, trwające od zaledwie milisekund do kilku godzin. Istnieją dwie kategorie rozbłysków gamma. Większość (70%) to długie eksplozje trwające dłużej niż 2 sekundy, którym często towarzyszy jasny blask. Są one zwykle kojarzone z galaktykami, w których szybko powstają gwiazdy. Astronomowie uważają, że długie wybuchy są powiązane ze śmiercią masywnych gwiazd, które zapadają się, tworząc gwiazdę neutronową lub czarną dziurę (lub alternatywnie nowo powstały magnetar). Mała czarna dziura wytwarzałaby dżety wysokoenergetycznych cząstek poruszających się z prędkością bliską prędkości światła, wystarczająco potężnych, aby przeniknąć pozostałości gwiazdy progenitorowej i emitujących promieniowanie rentgenowskie i gamma.

Rozbłyski promieniowania gamma trwające krócej niż dwie sekundy (około 30 procent) są krótkimi rozbłyskami i zwykle pochodzą z obszarów o bardzo niewielkim powstawaniu gwiazd. Astronomowie uważają, że te rozbłyski gamma są wynikiem połączenia dwóch gwiazd neutronowych lub połączenia gwiazdy neutronowej z czarną dziurą, tworząc kilonową. Hipoteza ta została wysunięta Potwierdzono to w 2017 roku Kiedy w ramach współpracy LIGO uchwycił sygnał fali grawitacyjnej dwóch gwiazd neutronowych podczas ich łączenia, któremu towarzyszyły potężne rozbłyski promieniowania gamma związane z kilonowymi.

Kilka artykułów Wysłano W zeszłym roku NASA opublikowała raport na temat wyników analitycznych wszystkich danych obserwacyjnych. Wyniki te potwierdziły, że rozbłysk gamma 221009A był w rzeczywistości ŁODZIĄ, ponieważ wydawał się szczególnie jasny, ponieważ jej wąski strumień był skierowany bezpośrednio na Ziemię. Jednak różne analizy przyniosły także kilka zaskakujących wyników, które zaintrygowały astronomów. Co najważniejsze, eksplozja supernowej miała nastąpić kilka tygodni po pierwszej eksplozji, ale astronomowie jej nie wykryli, być może dlatego, że była zbyt słaba, a gęste chmury pyłu w tej części nieba przyćmiewały wszelkie wpadające światło.

Na początku tego roku astronomowie potwierdzili, że łódź pochodzi z supernowej, dzięki oznakom podstawowych pierwiastków, takich jak wapń i tlen, które, jak się oczekuje, można znaleźć w supernowej. Nie znaleźli jednak żadnych dowodów na istnienie oczekiwanych ciężkich pierwiastków, takich jak platyna i złoto, co wiąże się z utrzymującym się od dawna pytaniem o pochodzenie takich pierwiastków we wszechświecie. Łódź może być pod tym względem wyjątkowa; Więcej danych powie nam więcej.

„To przyprawiło mnie o gęsią skórkę”

Według autorów nowo odkryta widmowa linia emisyjna jest prawdopodobnie wynikiem zderzenia materii i antymaterii, w wyniku którego powstaje para promieni gamma, które, gdy patrzymy na dżet, są przesunięte w stronę błękitu w stronę wyższych energii. Obecność emisji widmowej związanej z GRB jest ważna, ponieważ może rzucić światło na konkretne substancje chemiczne biorące udział w reakcjach. Wcześniejsze badania wykazały możliwe dowody istnienia linii absorpcyjnych lub emisyjnych w innych GRB, ale zazwyczaj okazywały się one raczej szumem statystycznym.

Jednak według współautora Oma Charana Salavii z Obserwatorium INAF-Brera w Mediolanie we Włoszech tak nie jest. Dodał to „Szanse, że przekształci się to w statystyczną fluktuację, wynoszą mniej niż jedna szansa na pół miliarda” – mówi jego koleżanka i współautorka z Narodowego Instytutu Astrofizyki, Maria Edvig Ravasio. On to powiedział Kiedy po raz pierwszy zobaczyła ten znak, „dostałam gęsiej skórki”.

Dlaczego astronomom zajęło tak dużo czasu jego odkrycie? Kiedy BOAT wybuchł po raz pierwszy w 2022 r., nasycił większość detektorów promieniowania gamma w przestrzeni kosmicznej, w tym Kosmiczny Teleskop Fermiego, uniemożliwiając pomiar najgęstszej części eksplozji. Linia emisyjna pojawiła się dopiero dobre pięć minut po eksplozji, kiedy przyćmiła się na tyle, że Fermi mógł dokonać pomiaru. Według autorów emisja widmowa trwała około 40 sekund i osiągnęła energię szczytową wynoszącą około 12 MeV w porównaniu z 2 lub 3 MeV dla światła widzialnego.

Nauka, 2024. DOI: 10.1126/science.adj3638 (O DOI).