Астрономи са забелязали ярко гама-избухване, което оборва досегашните теории за това как се случват тези енергийни космически изригвания.
В продължение на десетилетия астрономите са смятали, че изблиците на гама лъчи или GRB (gamma-ray burst) са два вида - дълги и къси, т.е. с продължителност над две секунди или с по-бързо затихване. Всеки тип е бил свързан с различни космически събития. Но преди около година два космически телескопа на НАСА улавят къс GRB в дълга форма: той продължава дълго време, но произлиза от кратък GRB източник.
"Имахме черно-бяла представа за Вселената", разказва астрофизикът Елеонора Троя (Eleonora Troja) от Университета "Тор Вергата" в Рим. "Това е червеният флаг, който ни казва: не, не е така. Изненада!"
Това изригване, наречено GRB 211211A, е първото, което недвусмислено разрушава бинарния принцип, съобщават Троя и други на 7 декември в пет статии в Nature и Nature Astronomy.
Преди откриването на това избухване астрономите в повечето случаи са смятали, че има само два начина за възникване на GRB. Колапсът на масивна звезда точно преди да избухне в свръхнова би могъл да доведе до дълъг гама-изблик с продължителност повече от две секунди. Или пък двойка плътни неутронни звезди могат да се сблъскат, да се слеят и да образуват нова черна дупка, освобождавайки кратък гама-изблик с продължителност две секунди или по-малко.
Но е имало и някои отклонения. Изненадващо кратък GRB през 2020 г. изглежда е дошъл от имплозия на масивна звезда. А при някои дълготрайни GRB, датиращи от 2006 г., липсва свръхнова след това, което повдигна въпроси за произхода им.
"Винаги сме знаели, че има припокриване", обяснява астрофизикът Криса Кувелиоту (Chryssa Kouveliotou) от Университета "Джордж Вашингтон" във Вашингтон, окръг Колумбия, която е автор на статията от 1993 г., с която се въвеждат двете категории GRB, но не участва в новата работа. "Имаше някои отклонения, които не знаехме как да интерпретираме."
GRB 211211A няма такава загадка: взривът е продължил повече от 50 секунди и очевидно е бил придружен от килонова - характерното сияние на нови елементи, които се образуват след разбиването на неутронна звезда.
Снимката показва сиянието на килоновата, последвалото странно гама-избухване, наречено GRB 211211A, на изображения от телескопа Gemini North и космическия телескоп Хъбъл. Кредит: M. Zamani/International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA, NASA, ESA
"Въпреки че подозирахме, че е възможно GRB с удължено излъчване да са сливания... това е първото потвърждение", коментира астрофизикът Бенджамин Гомпертц (Benjamin Gompertz) от Бирмингамския университет в Англия, който описва наблюденията на избухването в Nature Astronomy. "В него има килонова, която е димящото оръжие."
Космическите телескопи на НАСА "Суифт" и "Ферми" откриват експлозията на 11 декември 2021 г. в галактика, отдалечена на около 1,1 милиарда светлинни години.
"Мислехме, че това е обичайно дълго гама-избухване", разказва астрофизикът Уен-Фай Фун (Wen-fai Fong) от Северозападния университет в Еванстън, щата Илинойс.
Той е бил сравнително близо, както обикновено са GRB. Това позволява на изследователските групи на Фун и Троя независимо да продължат да наблюдават отблизо взрива в големи подробности с помощта на наземни телескопи - съобщават екипите в Nature.
Тъй като седмиците минават, а свръхнова не се появява, изследователите се объркват. Наблюденията им разкриват, че каквото и да е предизвикало GRB, то е излъчило и много повече оптична и инфрачервена светлина, отколкото е типично за източник на дълъг GRB.
След като изключват други обяснения, Троя и колегите му сравняват последиците от избухването с първата килонова, наблюдавана някога в съвкупност с пулсациите в пространство-времето, наречени гравитационни вълни. Съвпадението е било почти перфектно. "Тогава много хора се убедиха, че става дума за килонова", разказва Троя.
В ретроспекция ни се струва очевидно, че това е била килонова, споделя Троя. Но в онзи момент това е било толкова невъзможно, колкото да видиш лъв в Арктика.
"Изглежда като лъв, реве като лъв, но не би трябвало да е тук, така че не може да бъде", обяснява Троя. "Точно това почувствахме."
Сега въпросът е какво се е случило? Обикновено сливащите се неутронни звезди се разпадат в черна дупка почти веднага. Гама лъчите идват от материал, който се прегрява, докато пада в черната дупка, но материалът е малко и черната дупка го поглъща в рамките на две секунди. Тогава как GRB 211211A е запазил светлината си почти една минута?
Възможно е неутронните звезди първо да са се слели в една-единствена, по-голяма неутронна звезда, която за кратко е устояла на натиска да се колапсира в черна дупка. Това има значение за фундаменталната физика, която описва колко трудно е неутроните да се смачкат в черна дупка, обяснява Гомпертц.
Друга възможност е неутронна звезда да се е сблъскала с малка черна дупка, около пет пъти по-малка от масата на Слънцето, вместо с друга неутронна звезда. И процесът на поглъщане на неутронната звезда от черната дупка е продължил по-дълго.
А може да е било нещо съвсем друго: неутронна звезда, която се слива с бяло джудже, предполагат астрофизикът Бинг Джан (Bing Zhang) от Университета на Невада, Лас Вегас, и колегите му в Nature.
"Предполагаме, че има трети тип прародител, нещо много различно от предишните два типа", разказва Джан.
Белите джуджета са останки от по-малки звезди като Слънцето и не са толкова плътни и компактни като неутронните звезди. Сблъсъкът между бяло джудже и неутронна звезда все пак може да доведе до килонова, ако бялото джудже е много тежко.
Полученият обект може да бъде силно намагнетизирана неутронна звезда, наречена магнетар (SN: 12/1/20). Магнетарът би могъл да продължи да изпомпва енергия в гама-лъчи и други дължини на светлинните вълни, удължавайки живота на взрива, казва Джан.
Какъвто и да е произходът на GRB 211211A, той е важен за физиката. "Той е важен, защото искахме да разберем, какво, по дяволите, представляват тези събития?", разказва Кувелиоту.
Разгадаването на причините за него би могло да осветли как се формират тежките елементи във Вселената. А някои наблюдавани по-рано дълги GRB, които учените са смятали за причинени от свръхнови, може би всъщност са от сливания.
За да научат повече, учените трябва да открият повече такива изблици на гама лъчи, които разрушават двоици, плюс наблюдения на гравитационни вълни по същото време. Троя смята, че ще могат да получат това, когато Лазерната интерферометрична гравитационно-вълнова обсерватория или LIGO, заработи отново през 2023 г.
"Надявам се, че LIGO ще даде някакви доказателства", споделя Кувелиоту. "Природата може да бъде благосклонна и да ни даде няколко такива събития с аналози на гравитационни вълни и може би [да ни помогне] да разберем какво се случва."
Справка:
B. Gompertz et al. The case for a minute-long merger-driven gamma-ray burst from fast-cooling synchrotron emission. Nature Astronomy. December 7, 2022. Doi:10.1038/s41550-022-01819-4.
A. Mei et al Gigaelectronvolt emission from a compact binary merger. Nature. December 7, 2022. Doi:10.1038/s41586-022-05405-7.
J. Rastinejad et al. A kilonova following a long-duration gamma-ray burst at 350 Mpc. Nature. December 7, 2022. Doi: 10.1038/s41586-022-05390-w.
E. Troja et al. A nearby long gamma-ray burst from a merger of compact objects. Nature. December 7, 2022. Doi:10.1038/s41586-022-05327-3.
J. Yang et al. A long-duration gamma-ray burst with a peculiar origin. Nature. December 7, 2022. Doi:10.1038/s41586-022-05403-8.
C. Kouveliotou et al. Identification of two classes of gamma-ray bursts. The Astrophysical Journal Letters. Vol. 413, August 1993, p. L101. Doi: 10.1086/186969.
Източник: A bizarre gamma-ray burst breaks the rules for these cosmic eruptions, Science News
Още по темата
Космос
Намериха последното „липсващо звено“ в образуването на химичните елементи (видео)
Космос
Търсачите на гравитационни вълни тръгват на лов на други космически чудовища (видео)
Космос
Килоновите, мощните космически експлозии, които произвеждат сребро, злато и платина (видео)
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари