Астрономы раскрыли космические извержения в близлежащих галактиках

Короткая вспышка высокоэнергетического света пронеслась по Солнечной системе 15 апреля прошлого года, вызвав срабатывание многих космических инструментов, в том числе на борту НАСА и европейских миссий. Теперь несколько международных научных групп пришли к выводу, что взрыв произошел от сверхмагниченного звездного остатка, известного как магнитар, расположенного в соседней галактике.

Это открытие подтверждает давние подозрения, что некоторые гамма-всплески, которые представляют собой космические извержения, обнаруживаемые в небе почти ежедневно, на самом деле являются мощными вспышками от магнитаров, находящихся относительно близко от дома.

Магнитарная вспышка 15 апреля доказывает, что эти события составляют отдельный класс гамма-всплесков. Вспышки возле галактики M81 в 2005 году и галактики Андромеды, или M31, в 2007 году уже считались гигантскими вспышками, и команда определила вспышку в M83, также наблюдаемую в 2007 году, но о ней стали говорить лишь недавно. Ученые также наблюдали гигантские вспышки в 1979, 1998 и 2004 годах.

«Это небольшой образец, но теперь у нас есть лучшее представление об их истинной энергии и о том, как далеко мы можем их обнаружить», - сказал доцент кафедры физики и астрономии ЛГУ Эрик Бернс. «Несколько процентов коротких гамма-всплесков на самом деле могут быть вспышками гигантских магнитаров. Фактически, они могут быть наиболее распространенными вспышками высоких энергий, которые мы обнаружили так далеко за пределами нашей галактики - примерно в пять раз чаще, чем сверхновые».

GRB - это самые мощные взрывы в космосе, которые можно обнаружить на расстоянии в миллиарды световых лет. Те, которые длятся менее двух секунд, называемые короткими гамма-всплесками, возникают, когда пара вращающихся нейтронных звезд, представляющих собой измельченные остатки взорвавшихся звезд, спирально переходят друг в друга и сливаются. 

Обычное объяснение большинства коротких гамма-всплесков состоит в том, что они испускаются струей обломков, движущейся со скоростью, близкой к скорости света, возникающей в результате слияния нейтронных звезд или нейтронной звезды и черной дыры.

Магнитары (магнетары) - нейтронные звезды с самыми сильными из известных магнитных полей, которые в тысячу раз превышают интенсивность типичных нейтронных звезд. Небольшие возмущения магнитного поля могут вызвать извержение магнитаров со спорадическими вспышками рентгеновского излучения в течение недель или дольше. Магнитары редко вызывают огромные извержения, называемые гигантскими вспышками, которые производят гамма-лучи, форму света с самой высокой энергией.

Незадолго до 4:42 утра по восточному времени 15 апреля 2020 года короткая мощная вспышка рентгеновских и гамма-лучей прошла мимо Марса, вызвав срабатывание российского детектора нейтронов высоких энергий на борту космического корабля NASA Mars Odyssey, который вращается вокруг планеты с 2001 года. Примерно через 6,6 минут взрыв вызвал срабатывание российского прибора Konus на борту спутника НАСА Wind, который вращается вокруг точки между Землей и Солнцем, расположенной на расстоянии примерно 930 000 миль. Еще через 4,5 секунды излучение прошло через Землю, запустив инструменты на космическом гамма-телескопе Ферми НАСА, а также на спутнике INTEGRAL Европейского космического агентства и мониторе атмосферно-космических взаимодействий, или ASIM, на борту Международной космической станции. Импульс излучения длился всего 140 миллисекунд, то есть со скоростью моргания или щелчка пальца.

Все эти миссии участвуют в системе определения местоположения GRB, называемой Межпланетной сетью или IPN. Работа ведется с конца 1970-х годов с использованием различных космических аппаратов, расположенных по всей Солнечной системе. Поскольку сигнал достигал каждого детектора в разное время, любая пара из них может помочь сузить местоположение вспышки в небе. Чем больше расстояние между космическими кораблями, тем выше точность техники.

Вспышка 15 апреля 2020 года получила название GRB 200415A и исходила из центральной области NGC 253, яркой спиральной галактики, расположенной примерно в 11,4 миллиона световых лет от нас в созвездии Скульптора. Это наиболее точное положение на небе, когда-либо определенное для магнитара, расположенного за пределами Большого Магелланова Облака, спутника галактики, у которого в 1979 году произошла гигантская вспышка, впервые обнаруженная.

Гигантские вспышки от магнетаров в Млечном Пути и его спутниках развиваются определенным образом, с быстрым ростом до максимальной яркости, за которым следует более постепенный хвост флуктуирующего излучения. Эти изменения возникают из-за вращения магнетара, которое многократно перемещает вспышку на Землю и не видит ее, как маяк.

Наблюдение за этим колеблющимся хвостом убедительно свидетельствует о гигантской вспышке. Однако, если смотреть с расстояния в миллионы световых лет, это излучение слишком тусклое, чтобы его можно было обнаружить с помощью современных инструментов. Поскольку эти сигнатуры отсутствуют, гигантские вспышки в окрестностях Галактики могут маскироваться под гораздо более далекие и мощные гамма-всплески типа слияния.