A csillagászok felfedezik a valaha volt legfényesebb gamma-kitörés első emissziós spektrumát

A tudósok pánikba estek, amióta 2022 októberében számos űrdetektor észlelt egy erőteljes gamma-kitörést (GRB), amely olyan aktív volt, hogy a csillagászok BOAT-nak (a valaha volt legfényesebb robbanásnak) nevezték el. Most egy nemzetközi csillagászcsoport elemezte a NASA Fermi gamma-űrteleszkópja által észlelt szokatlan energiacsúcsot, és arra a következtetésre jutott, hogy ez egy emissziós spektrum. Új lap Ezeket az eredményeket a Science folyóiratban tették közzé. A szerzők szerint ez az első nagy megbízhatóságú emissziós vonal, amelyet valaha is megfigyeltek a gamma-kitörések tanulmányozása során 50 év alatt.

Amint arról korábban beszámoltunk, a gammasugár-kitörések rendkívül nagy energiájú robbanások távoli galaxisokban, amelyek csupán ezredmásodpercektől több óráig tartanak. A gammasugár-kitöréseknek két kategóriája van. A legtöbb (70%) hosszú, több mint 2 másodpercig tartó robbanás, amelyet gyakran fényes fény kísér. Ezeket általában a gyors csillagkeletkezésű galaxisokhoz kötik. A csillagászok úgy vélik, hogy a hosszú kitörések összefüggenek a hatalmas csillagok halálával, amelyek összeomlanak és neutroncsillagot vagy fekete lyukat (vagy egy újonnan kialakult magnetárt) képeznek. Egy kis fekete lyuk nagy energiájú részecskékből álló, közel fénysebességgel mozgó sugarakat termelne, amelyek elég erősek ahhoz, hogy behatoljanak az őscsillag maradványaiba, és röntgen- és gamma-sugarakat bocsátanak ki.

A két másodpercnél rövidebb ideig tartó gamma-kitörések (körülbelül 30 százalék) rövid kitörések, és általában olyan területekről származnak, ahol nagyon kicsi a csillagkeletkezés. A csillagászok úgy vélik, hogy ezek a gamma-kitörések két neutroncsillag egyesülésének eredménye, vagy egy neutroncsillag egy fekete lyukkal egyesülve kilonovát alkotva. Ezt a hipotézist terjesztették elő 2017-ben megerősítették Amikor a LIGO-kooperáció megörökítette két neutroncsillag gravitációs hullámjelét, amint azok egyesülnek, és a kilonovákhoz kapcsolódó erőteljes gamma-kitörések kíséretében.

Több papír Feladva Tavaly a NASA jelentést tett közzé az összes megfigyelési adat elemzési eredményeiről. Ezek az eredmények megerősítették, hogy a 221009A gamma-kitörés valójában egy HAJÓ, mivel különösen fényesnek tűnt, mivel keskeny sugárja közvetlenül a Földre mutatott. De a különféle elemzések számos meglepő eredményt is hoztak, amelyek zavarba ejtették a csillagászokat. A legfigyelemreméltóbb, hogy szupernóva-robbanásnak kellett volna bekövetkeznie néhány héttel a kezdeti robbanás után, de a csillagászok nem észleltek ilyet, talán azért, mert túl halvány volt, és az ég ezen részén a sűrű porfelhők tompították a beérkező fényt.

Az év elején a csillagászok megerősítették, hogy a hajó szupernóvából származik, köszönhetően az olyan alapvető elemek jeleinek, mint a kalcium és az oxigén, amelyek várhatóan megtalálhatók a szupernóvában. Azonban nem találtak bizonyítékot a várható nehéz elemekre, mint például a platina és az arany, ami összefügg az ilyen elemek univerzumbeli eredetére vonatkozó régóta fennálló kérdéssel. A hajó különleges lehet ebből a szempontból; A további adatok többet árulnak el.

„Libabőrt kapott tőle”

A szerzők szerint az újonnan felfedezett spektrális emissziós vonal valószínűleg az anyag és az antianyag ütközésének eredménye, ami egy pár gamma-sugarat hoz létre, amelyek kéken eltolódnak a magasabb energiák felé, ahogy a sugárt nézzük. A GRB-hez kapcsolódó spektrális emisszió jelenléte azért fontos, mert fényt deríthet a reakciókban részt vevő konkrét vegyi anyagokra. Voltak korábbi tanulmányok, amelyek más GRB-kben előforduló abszorpciós vagy emissziós vonalak lehetséges bizonyítékairól számoltak be, de ezek általában inkább statisztikai zajnak bizonyultak.

A legújabb felfedezés esetében azonban nem ez a helyzet, Om Charan Salavia, a milánói INAF-Brera Obszervatórium munkatársa szerint. Hozzátette, hogy „Az esélye annak, hogy ez statisztikai ingadozássá váljon, kevesebb, mint egy esély a félmilliárdhoz” – mondja az Országos Asztrofizikai Intézet munkatársa és társszerzője, Maria Edvig Ravasio. Azt mondta, hogy Amikor először meglátta a táblát, „libabőrös lett tőle”.

Miért tartott ilyen sokáig a csillagászoknak, hogy felfedezzék? Amikor a BOAT 2022-ben először kitört, telítette az űrben lévő gammasugár-detektorok nagy részét, beleértve a Fermi-űrteleszkópot is, így nem tudták megmérni a robbanás legsűrűbb részét. A kibocsátási vonal csak jó öt perccel a robbanás után jelent meg, amikor már annyira elhalványult, hogy Fermi mérést tudjon végezni. A spektrális emisszió körülbelül 40 másodpercig tartott, és elérte a körülbelül 12 MeV csúcsenergiát, szemben a látható fény 2 vagy 3 MeV-tal, a szerzők szerint.

Tudomány, 2024. DOI: 10.1126/science.adj3638 (A DOI-król).