Мощнейший зафиксированный космический взрыв длился 27 дней

Фото из открытых источников

Астрономы обнаружили удивительный гамма-всплеск (GRB), который по сравнению с другими подобными космическими взрывами представляет собой настоящий гигант. Особенность этого гамма-всплеска заключается в том, что его центральный двигатель оставался активным около 27 дней, испуская рентгеновские вспышки после первоначального взрыва. Это на 20 дней дольше, чем самый длительный из зарегистрированных ранее гамма-всплесков. Предварительно прошедшая рецензирование версия исследования размещена на сервере препринтов arXiv.

Этот рекордный всплеск — получивший обозначение GRB 220706A и зафиксированный 6 июля 2022 года — ещё более интересен, потому что учёные до сих пор не знают, что именно является его основным источником энергии.

«Вкратце, GRB 220706A — это чрезвычайно поздняя рентгеновская вспышка. Рентгеновские вспышки часто следуют за гамма-вспышками, но раньше они всегда происходили в течение первых нескольких дней после того, как мы обнаруживали вспышку», — рассказал соавтор исследования Бенджамин Гомперц из Бирмингемского университета в Англии. «Тот факт, что мы наблюдаем вспышку примерно через 27 дней после гамма-всплеска, говорит о том, что происходит активный процесс, который продолжается, и это беспрецедентно для известной популяции. Предыдущий рекорд по задержке вспышки составлял около шести дней после гамма-всплеска».

Гамма-всплески (GRB) — одни из самых мощных взрывов в космосе. Их связывают с коллапсом массивной звезды, который также вызывает сверхновую и создает черную дыру. В результате получаются гамма-всплески большой длительности, тогда как считается, что гамма-всплески малой длительности возникают при столкновении двух остатков звезд, называемых нейтронными звездами.

GRB 220706A — это пример сверхдлительного гамма-всплеска, редкого космического выброса гамма-лучей, при котором двигатель, питающий гамма-всплеск, остается активным дольше. Они невероятно редки, и причина их возникновения до сих пор неизвестна.

«Мы не знаем, что является центральным двигателем этой вспышки, и именно это делает это событие таким захватывающим», — сказал Гомперц. «Тот факт, что мы наблюдаем сверхновую, говорит нам о том, что звезда коллапсировала, что является стандартным источником энергии для гамма-всплесков, но это не сразу объясняет крайне позднюю вспышку или необычно яркую сверхновую. Мы можем в некоторой степени интерпретировать это через призму предыдущих событий».

Гомперц добавил, что еще один сверхдлинный гамма-всплеск, обнаруженный в 2011 году, GRB 111209A, был связан с необычно яркой сверхновой (SN2011k), которая имела явные признаки центрального источника энергии. Группа исследователей, проводившая это исследование, определила, что GRB 111209A питается магнетаром — нейтронной звездой с особенно мощным магнитным полем. В этом случае магнитное поле вращается со скоростью около 1000 оборотов в секунду.

«Наша сверхновая очень похожа на ту, поэтому здесь может присутствовать магнетар. Это хорошо согласуется со сверхъяркими сверхновыми, которые, как считается, также порождаются магнетарами», — сказал Гомперц. «Другая возможность заключается в том, что джет гамма-всплеска и сверхновая сталкиваются с оболочками плотного материала, выброшенными в конце жизни родительской звезды, когда она стала нестабильной и начала выбрасывать свои внешние слои. Подобные события также наблюдаются в популяции сверхъярких сверхновых».

Команда пока не совсем уверена, чем центральный двигатель этого сверхдлительного гамма-всплеска отличается от двигателей других подобных явлений и почему это привело к вспышкам, продолжавшимся 27 дней.

«Одна из возможностей заключается в том, что это гораздо более крупная звезда, чем те, которые мы обычно наблюдаем в качестве источников гамма-всплесков», — сказал Гомперц. «Более крупной звезде потребовалось бы больше времени, чтобы упасть самой на себя, и, следовательно, она обеспечила бы более длительный источник энергии для питания струи».

Источники гамма-всплесков могут быть членами звёздной популяции массивных компактных звёзд, называемых звёздами Вольфа-Райе. Эти звёзды в 10 раз шире Солнца и примерно в 10 раз массивнее нашей звезды. Однако даже коллапс такой звезды не может объяснить гамма-всплеск 220706A.

«Для генерации гамма-всплеска GRB 220706A, по нашим оценкам, необходима звезда, радиус которой примерно в 1000 раз превышает радиус Солнца, что потребовало бы наличия популяции звезд, известных как голубые сверхгиганты», — сказал Гомперц. «С другой стороны, возможно, что остаток галактики отличается. Если эта звезда породила магнетар, то, возможно, «обычные» гамма-всплески просто коллапсируют в черные дыры».

Команда считает, что главный вопрос, касающийся подобных гамма-всплесков, заключается в том, являются ли они частью обычной популяции гамма-всплесков или представляют собой событие другого типа. Наличие этого второго события, помимо GRB 111209A, сопровождающегося необычно яркой сверхновой, потенциально подтверждает идею о том, что это разные звезды. Но проблема пока не решена.

«Невероятно поздние вспышки также создают проблемы для наших моделей питания струй», — сказал Гомперц. «Будет интересно посмотреть, как будущие теоретические исследования смогут учесть источник энергии от коллапсирующей звезды, который может работать в течение месяца!»

В космосе могут существовать ещё более продолжительные гамма-всплески, которые нам до сих пор не удалось обнаружить. Гомперц объяснил, почему такие обнаружения представляют собой сложную задачу.

«Обнаружить гамма-всплески такой длительности сложно, потому что большинство спутников, которые мы используем для их поиска, находятся на низкой околоземной орбите, а это значит, что цель периодически блокируется примерно каждые 90 минут», — объяснил он. «Это хорошо для типичных гамма-всплесков длительностью от 10 до 100 секунд, но становится проблемой при отслеживании гораздо более длительных событий. Кроме того, длительные гамма-всплески, по-видимому, более активны в рентгеновском диапазоне, чем в гамма-излучении».

Исследователь из Бирмингемского университета добавил, что недавно запущенные миссии, такие как зонд Эйнштейна, который более чувствителен к рентгеновским лучам, чем к гамма-излучению, могут стать идеальными инструментами для обнаружения большего количества сверхдлинных гамма-всплесков.

«Если повезет, нам удастся заполучить еще несколько таких объектов, чтобы начать изучать невероятные источники энергии, которые их приводят в движение», — заключил Гомперц.