Астрономы обнаружили гамма-всплеск, возникший на заре Вселенной
5 сентября 2021 года астрономы обнаружили свет от высокоэнергетического гамма-всплеска GRB 210905A с красным смещением более 6. Это может быть один из самых энергичных и далеких GRB, когда-либо обнаруженных: событие, породившее этот гамма-всплеск, вероятно, произошло, когда возраст Вселенной составлял всего 880 миллионов лет!
Гамма-всплески (GRB) - это короткие всплески фотонов гамма-излучения, длящиеся от нескольких секунд до нескольких часов, за которыми следуют послесвечения на более длинных волнах (рентгеновские, ультрафиолетовые, инфракрасные, радиоволны и т.д.), которые могут длиться до нескольких месяцев. Это самые энергичные и яркие электромагнитные события. Считается, что GRB вызваны коллапсом массивной звезды (сверхновой) или слиянием двух нейтронных звезд; источники большинства GRB находятся на расстоянии миллиардов световых лет от Земли, в далеких галактиках.
Свет от этого гамма-всплеска пролетел более 12,8 миллиарда лет, прежде чем достиг Земли. Международная группа исследователей под руководством доктора Андреа Росси, научного сотрудника Итальянского национального института астрофизики, в течение нескольких месяцев изучала послесвечение взрыва, чтобы лучше понять звездное событие, которое его вызвало. Этот GRB был не только одним из самых далеких и энергичных из когда-либо обнаруженных, но и его послесвечение оказалось одним из самых ярких из когда-либо зарегистрированных.
Тщательное отслеживание на всех длинах волн
GRB, о котором здесь идет речь, GRB 210905A, относится к "длинному" типу (как и большинство наблюдаемых GRB), что соответствует гамма-излучению длительностью более двух секунд, обычно от взрывов очень массивных звезд. Так называемые "короткие" GRB, продолжительностью менее двух секунд, обычно связывают со столкновением компактных объектов, таких как нейтронные звезды.
Этот яркий всплеск был впервые обнаружен приборами на борту обсерватории Свифт, предназначенной для наблюдения GRB, и прибором KONUS, "охотником" за GRB на спутнике НАСА WIND. После обнаружения первой вспышки астрономы продолжали наблюдения еще восемь месяцев, используя комбинацию наземных и космических телескопов, включая телескопы Хаббл, Свифт и Чандра.
"Нужно иметь возможность наблюдать явление, пока оно еще яркое, чтобы получить четкий и однозначный результат, а затем нужно иметь доступ к этим установкам, которые охватывают широкий диапазон длин волн, от гамма-лучей до рентгеновского излучения, оптики и радио", — говорит д-р Росси. Эти последующие наблюдения, проведенные в рентгеновском, видимом и ближнем инфракрасном диапазонах, позволили команде определить красное смещение источника излучения: оно оценивается в 6,3.
GRB 210905A - это всего лишь десятая вспышка с красным смещением больше или равным 6, обнаруженная за последние 16 лет. Более того, галактика-хозяин является пока четвертой из известных галактик-хозяев GRB при z > 6.
Свойства, аналогичные свойствам более поздних GRB
Данные телескопа Burst Alert Telescope (или BAT) обсерватории Свифт показывают сложную трехимпульсную структуру, обнаруженную примерно через 800 секунд после начала всплеска. Каждый импульс длился несколько десятков секунд, причем второй был немного слабее двух других. По словам команды, общая энергия струи (более 1052 эрг, согласно их расчетам) слишком велика для стандартного магнетара, что позволяет предположить, что движущей силой всплеска, вероятно, была недавно образовавшаяся черная дыра.
Ученые с удивлением обнаружили, что, несмотря на давность события, породившего этот GRB, явление проявило свойства (такие, как длина волны рентгеновского излучения), удивительно похожие на те, которые наблюдаются в GRB, вызванных взрывами, произошедшими гораздо позже и гораздо ближе к Земле.
"Несмотря на исключительную энергию и светимость GRB 210905A и его послесвечения, мы показали, что они согласуются в пределах 2σ с данными менее удаленных всплесков, что указывает на то, что механизмы питания и прародители не претерпевают значительных изменений с красным смещением", — заключают исследователи в своей . Другими словами, механизм, ответственный за GRB, не эволюционирует вместе со Вселенной.
Это открытие позволяет лучше понять, как формируются и эволюционируют массивные звезды на ранних стадиях Вселенной. Теперь исследователи надеются углубить свое понимание первоначального взрыва с помощью телескопа Джеймса Уэбба, который может открыть новые особенности массивной звезды, вызвавшей GRB. "Гамма-всплески при z ≳ 6 - редкие события с точки зрения сегодняшних возможностей слежения, но они представляют собой лишь небольшую часть более крупной популяции, которую обещают обнаружить будущие предполагаемые миссии", — отмечает команда, ссылаясь, в частности, на проект Европейского космического агентства THESEUS и NASA Gamow Explorer.
Следует отметить, что большинство астрономов, занимающихся изучением GRB, являются членами коллаборации STARGATE, которая посвящена изучению атмосфер экзопланет с помощью космических телескопов. Профессор Кэрол Манделл, астроном из Университета Бата и соавтор исследования GRB 210905A, сказала: "Это захватывающий пример сотрудничества и координации между учеными со всего мира, которые вместе работают над сбором, объединением и интерпретацией данных".