Az új kilonova arra készteti a csillagászokat, hogy újragondolják, mit tudunk a gammasugár-kitörésekről

Egy évvel ezelőtt a csillagászok egy erőteljes gamma-kitörést (GRB) észleltek, amely körülbelül két percig tartott, és ezt GRB 211211A-nak nevezték el. Ez a szokatlan esemény most megdönti azt a régóta fennálló feltevést, hogy a hosszabb GRB-k egy hatalmas, csillaghullású szupernóva aláírása. Ehelyett két független tudóscsoport a forrást az ún.kilonovaA szerint két neutroncsillag egyesülése okozza új levél Megjelent a Nature folyóiratban. Mivel a neutroncsillag-összeolvadásoknak csak rövid GRB-ket kellett volna előállítaniuk, meglepő egy hibrid esemény felfedezése, amely egy hosszú GBR-vel rendelkező kilonovát tartalmaz.

„Ez a felfedezés megtöri a gammasugár-kitörésekre vonatkozó általános elképzelésünket” – mondta Eve Chase társszerzőH, a Los Alamos National Laboratory posztdoktori kutatója. „Már nem feltételezhetjük, hogy minden rövid távú kitörés a neutroncsillagok egyesüléséből, míg a hosszú időtartamúak szupernóvákból származnak. Ma már rájöttünk, hogy a gamma-kitörések kategorizálása sokkal nehezebb. Ez a felfedezés tovább erősíti a gammasugárzás megértését. végletekig tör.”

ahogy vagyunk az előbb említettemA gamma-kitörések rendkívül nagy energiájú robbanások távoli galaxisokban, amelyek ezredmásodpercektől több óráig tartanak. az első gammasugár-kitörések A hatvanas évek végén vették észre, köszönhetően az indulásnak villa az Egyesült Államok műholdait. Céljuk az volt, hogy a Szovjetunióval 1963-ban kötött nukleáris kísérleti tilalmi egyezmény nyomán a nukleáris fegyverek kísérleteinek gamma-sugárzás jeleit észleljék. Az Egyesült Államok attól tartott, hogy a szovjetek titkos nukleáris kísérleteket hajtanak végre, megsértve ezzel a szerződést. 1967 júliusában a műholdak közül kettő olyan gamma-sugárzást észlelt, amely nem egyértelműen egy atomfegyver-kísérlet jele.

Mindössze két hónappal ezelőtt több műholddetektor észlelte a Erőteljes gamma-kitörés áthaladva a Naprendszerünkön, csillagászokat küldve a világ minden tájára, hogy kiképezzenek távcsöveiket az ég azon részén, hogy létfontosságú adatokat gyűjtsenek az eseményről és annak utófényéről. Ez volt a GRB 221009A névre keresztelt legerősebb gamma-kitörés, és valószínűleg egy új fekete lyuk „születési kiáltása”.

A gammasugár-kitöréseknek két típusa van: rövid és hosszú. A klasszikus, rövid periódusú GRB-k 2 másodpercnél rövidebb ideig tartanak, és korábban azt hitték, hogy csak két ultrasűrű objektum, például kettős neutroncsillag egyesüléséből jönnek létre, és ezzel kísérő kilonova keletkezik. A hosszú GRB-k néhány perctől több óráig tarthatnak, és úgy gondolják, hogy akkor fordulnak elő, amikor egy hatalmas csillag szupernóvába megy.

A Fermi- és Swift-teleszkóp csillagászai tavaly decemberben egyidejűleg észlelték az utolsó gamma-kitörést, és meghatározták a csillagképben a helyét. Csizma. Ez a gyors azonosítás lehetővé tette a világ többi teleszkópjának, hogy figyelmüket erre a szektorra fordítsák, lehetővé téve számukra, hogy rögzítsenek egy kilonovát annak korai szakaszában. És feltűnően közel volt a gamma-kitöréshez: körülbelül 1 milliárd fényévnyire a Földtől, szemben az eddig észlelt átlagos gamma-kitörés körülbelül 6 milliárd évével. (A fény az eddig feljegyzett legtávolabbi GRB-től körülbelül 13 milliárd évig terjedt.)

– Olyan volt, amit még nem láttunk. – mondta Simon DiShiara társszerző, a Penn State csillagásza és a Swift csapat tagja. „Tudtuk, hogy nem szupernóvához, egy hatalmas csillag halálához kapcsolódik, mert olyan közel volt. Ez egy teljesen másfajta fényjel volt, amit mi egy kilonovával, a csillagok ütközése által okozott robbanással társítunk. neutroncsillagok.”

Amikor két kettős neutroncsillag forogni kezd a halálspiráljában, erőteljes gravitációs hullámokat bocsátanak ki, és neutronban gazdag anyagot vonnak el egymástól. Ezután a csillagok összeütköznek és egyesülnek, és forró törmelékfelhőt hoznak létre, amely több hullámhosszú fénnyel világít. Ez a neutronban gazdag törmelék, amelyről a csillagászok úgy vélik, hogy látható és infravörös kilonova fényt hoz létre – a ragyogás világosabb az infravörösben, mint a látható spektrumban, ami egy ilyen esemény jellegzetes jele, amely abból ered, hogy a kilökődésben lévő nehéz elemek blokkolják a látható fényt, de beengedik. az infravörös sugarak áthaladnak.

Ez az aláírás az, amit a GRB211211A post hoc elemzése tárt fel. És mivel a neutroncsillagok egyesülésének ezt követő bomlása nehéz elemeket, például aranyat és platinát termel, a csillagászok most új módszerrel tanulmányozhatják, hogyan alakulnak ki ezek a nehéz elemek univerzumunkban.

Néhány évvel ezelőtt a néhai asztrofizikus Neil Grylls Azt javasolta, hogy a neutroncsillagok egyesülésével hosszabb gamma-kitörések jöhetnek létre. Csupán helyénvalónak tűnik, hogy a NASA Swift Obszervatóriuma, amelyet a tiszteletére neveztek el, kulcsszerepet játszott a GRB 211211A felfedezésében és az első közvetlen bizonyítékban egy ilyen kapcsolatra.

„Ez a felfedezés egyértelműen emlékeztet arra, hogy az univerzumot még soha nem tárták fel teljesen.” – mondta Gillian Rastingad társszerző, Ph.D. A Northwestern Egyetem hallgatója. „A csillagászok gyakran természetesnek tekintik, hogy a GRB-k eredete meghatározható a GRB-k hosszúságától, de ez a felfedezés azt mutatja, hogy még mindig sok mindent meg kell érteni ezekkel a csodálatos eseményekkel kapcsolatban.”

DOI: Természet, 2022. 10.1038 / s41550-022-01819-4 (A DOI-król).