Noua kilonova îi determină pe astronomi să regândească ceea ce știm despre exploziile de raze gamma

Mărește / Impresia de artist despre GRB 211211A. Explozia kilonova și gamma este în dreapta.

Aaron M. Geller/Northwestern/CIERA

În urmă cu un an, astronomii au descoperit o explozie puternică de raze gamma (GRB) care durează aproape două minute, numită GRB 211211A. Acum, acest eveniment neobișnuit răstoarnă ipoteza de mult timp că GRB-urile mai lungi sunt semnătura distinctivă a unei supernove stelare masive. În schimb, două echipe independente de oameni de știință au identificat sursa ca așa-numită „kilonova„, declanșată de fuziunea a două stele neutronice, conform a hârtie nouă publicat în revista Nature. Deoarece se credea că fuziunile stelelor de neutroni produc doar GRB scurte, descoperirea unui eveniment hibrid care implică o kilonova cu un GBR lung este destul de surprinzătoare.

„Această detectare distruge ideea noastră standard de explozii de raze gamma”, a spus co-autorul Eve Chase, postdoc la Laboratorul Național Los Alamos. „Nu mai putem presupune că toate exploziile de scurtă durată provin din fuziuni de stele neutroni, în timp ce exploziile cu viață lungă provin din supernove. Acum realizăm că exploziile de raze gamma sunt mult mai dificil de clasificat. Această detectare ne împinge înțelegerea exploziilor de raze gamma la limitele sale. »

asa cum avem raportate anterior, exploziile de raze gamma sunt explozii de foarte mare energie în galaxii îndepărtate, care durează de la câteva milisecunde până la câteva ore. Primul explozii de raze gamma au fost observate la sfârșitul anilor 1960, datorită lansării lui Vela sateliți de către Statele Unite. Acestea au fost menite să detecteze semnăturile cu raze gamma revelatoare ale testării armelor nucleare în urma tratatului de interzicere a testelor nucleare din 1963 cu Uniunea Sovietică. Statele Unite se temeau că sovieticii vor efectua teste nucleare secrete, încălcând tratatul. În iulie 1967, doi astfel de sateliți au detectat un fulger de radiație gamma care în mod clar nu era semnătura unui test de arme nucleare.

READ  Fizicienii creează o nouă fază uimitoare a materiei care acționează ca și cum ar avea două dimensiuni ale timpului

Cu doar câteva luni în urmă, mai mulți senzori spațiali au detectat a explozie puternică de raze gamma traversând sistemul nostru solar, trimițând astronomi din întreaga lume care se grăbesc să-și antreneze telescoapele pe această parte a cerului pentru a colecta date vitale despre eveniment și strălucirea lui. Numit GRB 221009A, a fost cea mai puternică explozie de raze gamma înregistrată vreodată și ar putea fi „strigătul de naștere” al unei noi găuri negre.

Există două tipuri de explozii de raze gamma: scurte și lungi. GRB-urile clasice pe termen scurt durează mai puțin de două secunde și se credea anterior că apar doar prin fuziunea a două obiecte ultra-dense, cum ar fi stelele binare de neutroni, producând o kilonova însoțitoare. GRB-urile lungi pot dura oriunde de la minute la ore și se crede că apar atunci când o stea masivă devine supernovă.

Această imagine Gemeni North, suprapusă unei imagini realizate cu telescopul spațial Hubble, arată strălucirea în infraroșu apropiat a unei kilonova produsă de un GRB lung.
Mărește / Această imagine Gemeni North, suprapusă unei imagini realizate cu telescopul spațial Hubble, arată strălucirea în infraroșu apropiat a unei kilonova produsă de un GRB lung.

Gemini/NOIRLab/NSF/AURA/NASA/ESA Int’l Observatory

Astronomii de la telescoapele Fermi și Swift au detectat simultan această ultimă explozie de raze gamma în decembrie anul trecut și au identificat locația în constelație. Botine. Această identificare rapidă a permis altor telescoape din întreaga lume să-și îndrepte atenția către acest sector, permițându-le să prindă kilonova la începutul ei. Și a fost remarcabil de aproape pentru o explozie de raze gamma: la aproximativ 1 miliard de ani lumină de Pământ, comparativ cu aproximativ 6 miliarde de ani pentru explozia medie de raze gamma detectată până acum. (Lumina de la cel mai îndepărtat GRB înregistrat a călătorit aproximativ 13 miliarde de ani.)

„A fost ceva ce nu mai văzusem niciodată” a spus coautorul Simone Dichiara, astronom la Universitatea Penn State și membru al echipei Swift. „Știam că nu este asociat cu o supernovă, cu moartea unei stele masive, pentru că era prea aproape. Era un tip complet diferit de semnal optic, cel pe care îl asociem cu o kilonova, explozia declanșată de coliziunea lui. stele neutronice.

Pe măsură ce două stele binare de neutroni încep să se rotească în spirala morții, ele emit unde gravitaționale puternice și despart materia bogată în neutroni. Apoi stelele se ciocnesc și se contopesc, producând un nor fierbinte de resturi care strălucește cu lumină de mai multe lungimi de undă. Este vorba despre resturile bogate în neutroni despre care astronomii spun că creează lumina vizibilă și infraroșie a unei kilonova – strălucirea este mai strălucitoare în spectrul infraroșu decât în ​​spectrul vizibil, o semnătură distinctivă a unui astfel de eveniment care rezultă din elementele grele din ejecta care blochează vizibilitatea. lumină, dar lasă infraroșul să treacă.

Când stelele neutronice se îmbină, pot produce ejecte radioactive care alimentează un semnal kilonova.  S-a descoperit că o explozie de raze gamma observată recent semnalează un eveniment hibrid nedetectat anterior, care implică o kilonova.
Mărește / Când stelele neutronice se îmbină, pot produce ejecte radioactive care alimentează un semnal kilonova. S-a descoperit că o explozie de raze gamma observată recent semnalează un eveniment hibrid nedetectat anterior, care implică o kilonova.

Vremea viselor

Această semnătură este ceea ce a dezvăluit analiza ulterioară a GRB211211A. Și pentru că dezintegrarea ulterioară a fuziunii unei stele de neutroni produce elemente grele precum aurul și platina, astronomii au acum o nouă modalitate de a studia formarea acestor elemente grele în universul nostru.

Cu câțiva ani în urmă, regretatul astrofizician Neil Gehrels a sugerat că exploziile de raze gamma mai lungi ar putea fi produse prin fuziuni de stele neutroni. Se pare că se cuvine ca Observatorul Swift al NASA, numit în onoarea sa, a jucat un rol cheie în descoperirea GRB 211211A și prima dovadă directă a acestei conexiuni.

„Această descoperire este un memento clar că Universul nu este niciodată pe deplin înțeles.” a spus coautorul Jillian Rastinejad, un doctorat. student la Universitatea Northwestern. „Astronomii consideră adesea de la sine înțeles că originile GRB-urilor pot fi identificate după lungimea lor, dar această descoperire ne arată că mai sunt multe de înțeles despre aceste evenimente uimitoare”.

DOI: Nature, 2022. 10.1038/s41550-022-01819-4 (Despre DOI).

Faci un comentariu sau dai un răspuns?

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *