Науковці вперше зареєстрували випромінювання на міліметрових довжинах хвиль від спалаху, викликаного злиттям нейтронної зорі з іншою зорею.

Група дослідників, до складу якої входили науковці та випускники Гарвард-Смітсонівського центру астрофізики, зареєструвала один із найенергетичніших короткочасних спалахів гамма-випромінювання, які коли-небудь спостерігали. Післясвітіння, що виникло внаслідок спалаху, стало одним з найяскравіших в історії спостережень цих явищ. Результати науковців має оприлюднити The Astrophysical Journal Letters.

Відкриття зроблено за допомогою Великої міліметрової/субміліметрової антени Атакама (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, ALMA) — міжнародної обсерваторії, яка співпрацює з Національною радіоастрономічною обсерваторією (National Radio Astronomy Observatory, NRAO) Національного наукового фонду США.

Спалахи гамма-випромінювання (Gamma-ray bursts, GRB) — це найяскравіші та найенергетичніші вибухи у Всесвіті. Під час таких явищ за лічені секунди випромінюється більше енергії, ніж Сонце випромінює за весь час свого існування. Явище GRB 211106A належить до підкласу GRB, відомого як короткочасні гамма-сплески. Ці вибухи, які, на думку вчених, спричиняють утворення найважчих елементів у Всесвіті, таких як платина та золото, є наслідком катастрофічного злиття у подвійних зоряних системах, що містять нейтронну зорю.

«Ці злиття відбуваються через випромінювання гравітаційних хвиль, яке вичерпує енергію орбітального руху компонентів подвійної системи, змушуючи зорі наближатися по спіралі одна до одної», — сказав Танмой Ласкар (Tanmoy Laskar), який керував дослідженням. «Внаслідок вибуху виникають два струмені речовини, що рухається зі швидкістю, близькою до швидкості світла. Коли один із цих струменів спрямований на Землю, ми спостерігаємо короткий імпульс гамма-випромінювання або короткочасний гамма-сплеск».

Короткочасний GRB зазвичай триває лише кілька десятих секунди. Потім вчені шукають післясвітіння, тобто випромінювання, що виникло внаслідок взаємодії струменів речовини із навколишнім газом. Хоча вибух сильний, але явище виявити важко; лише півдюжини короткочасних гамма-сплесків виявлено на радіохвилях, і досі жодного не було виявлено в міліметровому діапазоні.

Ласкар, який керував дослідженням, коли був науковим співробітником Університету Неймегена імені святого Радбода Утрехтського у Нідерландах, сказав, що проблема полягає у величезній відстані до гамма-сплесків і технологічних можливостях телескопів.

«Короткочасне післясвітіння гамма-сплеску дуже яскраве та високоенергетичне. Але ці вибухи відбуваються у далеких галактиках, а це означає, що світло від них може бути досить слабким для наших телескопів на Землі», — зауважив Ласкар. «До ALMA міліметрові телескопи були недостатньо чутливими, щоб виявити таке післясвітіння».

Явище GRB 211106A, що трапилося на відстані приблизно 20 мільярдів світлових років від Землі, не є винятком. Випромінювання від цього короткочасного гамма-спалаху було таким слабким, що хоча космічна обсерваторія «Свіфт» імені Нейла Герельса NASA зареєструвала рентгенівські промені, материнську галактику було неможливо виявити на цій довжині хвилі. Тому вчені не змогли точно визначити, де відбувся вибух.

«Післясвітіння має важливе значення, бо дає змогу як визначити, з якої галактики походить сигнал, так і дізнатися більше про сам спалах. Спочатку, коли зареєстрували лише рентгенівське випромінювання, астрономи вважали, що цей спалах може походити з сусідньої галактики», — сказав Ласкар. І додав, що значна кількість пилу в цьому районі космічного простору також заважає виявити об’єкт під час оптичних спостережень за допомогою Космічного телескопа імені Габбла.

Кожна довжина хвилі додавала новий вимір для розуміння науковцями GRB, і випромінювання на міліметрових довжинах хвиль, зокрема, стало вирішальним для виявлення місця походження сплеску. «Спостереження “Габбла” виявили незмінне поле галактик. Незрівнянна чутливість ALMA дала нам змогу визначити розташування GRB на цьому полі з більшою точністю. Виявилося, що спалах відбувся в іншій слабкій галактиці, яка міститься далі. Це у свою чергу означає, що спостережуваний короткочасний гамма-спалах навіть потужніший, ніж ми спочатку вважали. Він є одним із найяскравіших та найенергетичніших за всю історію спостережень таких явищ», — сказав Ласкар.

Вен-Фай Фонґ (Wen-fai Fong), астроном-випускник Гарвардського університету та доцент кафедри фізики і астрономії Північно-Західного університету, додав: «Цей короткий гамма-спалах став першим випадком, коли ми спробували спостерігати таку подію за допомогою ALMA. Післясвітіння для коротких спалахів дуже важко зареєструвати, тож було разюче спостерігати цю подію, яка сяяла так яскраво. Після багатьох років спостережень за цими спалахами це дивовижне відкриття започатковує нову область дослідження, оскільки спонукає нас спостерігати більше таких спалахів за допомогою ALMA та інших радіотелескопів у майбутньому».

Джо Пеше (Joe Pesce), керівник програм Національного наукового фонду NRAO/ALMA, сказав: «Ці спостереження є фантастичними з кількох причин. Вони надають більше інформації, яка допоможе нам зрозуміти загадкові спалахи гамма-випромінювання (і астрофізику нейтронних зір загалом). Також вони показують, якими важливими для розуміння астрофізичних явищ є спостереження в різних діапазонах електромагнітного спектра за допомогою космічних і наземних телескопів».

«Дослідження короткочасних гамма-сплесків вимагає швидкої координації телескопів у всьому світі та в космосі, що працюють на всіх довжинах хвиль», — сказав співавтор дослідження Едо Берґер (Edo Berger), професор астрономії Гарвардського університету та дослідник Гарвард-Смітсонівського центру астрофізики. «У випадку GRB 211106A ми використали одні з найпотужніших доступних телескопів — ALMA, Дуже великий масив Карла Г. Янського (Very Large Array, VLA) Національного наукового фонду, рентгенівську обсерваторію «Чандра» NASA та Космічний телескоп імені Габбла. Застосувавши космічний телескоп Джеймса Вебба (JWST), який вже працює, і майбутні 20 — 40-метрові оптичні та радіотелескопи, такі як Дуже великий масив наступного покоління (next generation VLA, ngVLA), ми зможемо створити повну картину цих катаклізмів і досліджувати їх на безпрецедентних відстанях

За інф. з сайту https://pweb.cfa.harvard.edu