Хаббл зафиксировал колоссальный взрыв от слияния двух нейтронных звезд

Огромный всплеск гамма-излучения высвободил за полсекунды больше энергии, чем Солнце произведет за все 10 миллиардов лет своей жизни. В мае 2020 года свет от вспышки наконец достиг Земли и был впервые обнаружен обсерваторией НАСА Нила Герелса Свифта. Ученые быстро привлекли другие телескопы, в том числе космический телескоп Хаббла НАСА, радиообсерваторию Very Large Array, обсерваторию У. М. Кека и сеть глобальных телескопов обсерватории Лас-Камбрес, – для изучения последствий взрыва и галактики-хозяина. Именно Хаббл преподнес сюрприз.

Килонова, пиковая яркость которой в 10 000 раз превышает яркость классической новой звезды, появляется в виде яркого пятна (обозначенного стрелкой) в верхнем левом углу родительской галактики. Считается, что в результате слияния нейтронных звезд образовался магнетар, обладающий чрезвычайно мощным магнитным полем. Энергия этого магнетара осветила материал, выброшенный из взрыва.

Основываясь на рентгеновских и радионаблюдениях из других обсерваторий, астрономы были сбиты с толку тем, что они видели с телескопом Хаббла: излучение в ближнем инфракрасном диапазоне было в 10 раз ярче, чем предполагалось. Эти результаты бросают вызов традиционным теориям о том, что происходит после короткого гамма-всплеска. Одна из возможностей состоит в том, что наблюдения могут указывать на рождение массивной, сильно намагниченной нейтронной звезды, называемой магнетаром.

«Эти наблюдения не укладываются в традиционные объяснения коротких гамма-всплесков, – сказала руководитель исследования Вен-фай Фонг из Северо-Западного университета в Эванстоне, штат Иллинойс. – Учитывая то, что мы знаем о радио и рентгеновских лучах от этого взрыва, это просто не совпадает. Излучение в ближнем инфракрасном диапазоне, которое мы обнаруживаем с помощью телескопа Хаббла, слишком яркое. С точки зрения попыток сложить кусочки головоломки из этого гамма-всплеска одна часть пазла не подходит правильно”.

Без Хаббла гамма-всплеск появился бы, как и многие другие, и Фонг и ее команда не знали бы о странном инфракрасном поведении.

«Для меня удивительно, что после 10 лет изучения одного и того же типа феномена мы можем обнаружить беспрецедентное поведение, подобное этому, – отметил Фонг. – Это просто показывает разнообразие взрывов, которые способна производить Вселенная, что очень интересно».

Интенсивные гамма-вспышки от этих всплесков, по-видимому, исходят от струй вещества, движущихся очень близко к скорости света. Струи не обладают большой массой – может быть, миллионной массы Солнца – но поскольку они движутся так быстро, они выделяют огромное количество энергии на всех длинах волн света. Этот конкретный гамма-всплеск был одним из редких случаев, когда ученым удалось обнаружить свет во всем электромагнитном спектре.

«По мере поступления данных мы формировали картину механизма, излучающего свет, который мы видели, – сказал соисследователь исследования Танмой Ласкар из Университета Бата в Соединенном Королевстве. – Когда мы получили наблюдения Хаббла, нам пришлось полностью изменить наш мыслительный процесс, потому что информация, которую добавил Хаббл, заставила нас осознать, что мы должны отказаться от нашего обычного мышления и что происходит новое явление. Затем мы должны были представить что это значило для физики этих чрезвычайно мощных взрывов».

Гамма-всплески – самые энергичные и взрывные из известных событий – живут быстро и умирают. Они делятся на два класса в зависимости от продолжительности их гамма-излучения.

Если гамма-излучение превышает две секунды, это называется длинной гамма-вспышкой. Известно, что это событие является прямым результатом коллапса ядра массивной звезды. Ученые ожидают, что сверхновая будет сопровождать этот более длительный тип вспышки.

Если гамма-излучение длится менее двух секунд, это считается короткой вспышкой. Считается, что это вызвано слиянием двух нейтронных звезд, чрезвычайно плотных объектов с массой Солнца, сжатого в объем города. Нейтронная звезда настолько плотна, что на Земле одна чайная ложка весит миллиард тонн! Обычно считается, что слияние двух нейтронных звезд приводит к образованию черной дыры.

Слияния нейтронных звезд очень редки, но чрезвычайно важны, потому что ученые считают, что они являются одним из основных источников тяжелых элементов во Вселенной, таких как золото и уран.

Вместе с короткой гамма-вспышкой ученые ожидают увидеть “килонову”, пиковая яркость которой обычно в 1000 раз превышает яркость классической новой звезды. Килоновые звезды представляют собой оптическое и инфракрасное свечение от радиоактивного распада тяжелых элементов и уникальны для слияния двух нейтронных звезд или слияния нейтронной звезды с небольшой черной дырой.

Фонг и ее команда обсудили несколько возможностей объяснения необычной яркости, которую видел Хаббл. В то время как большинство коротких гамма-всплесков, вероятно, приводит к возникновению черной дыры, две нейтронные звезды, которые слились в этом случае, возможно, объединились, чтобы сформировать магнетар, сверхмассивную нейтронную звезду с очень мощным магнитным полем.

«По сути, у вас есть эти силовые линии магнитного поля, прикрепленные к звезде, которые вращаются примерно тысячу раз в секунду, и это создает намагниченный ветер, – объяснил Ласкар. – Эти вращающиеся силовые линии извлекают энергию вращения нейтронной звезды, образовавшейся в результате слияния, и передают эту энергию в выбросы от взрыва, заставляя материал светиться еще ярче».

Если дополнительная яркость исходит от магнетара, который вкладывает энергию в материал килоновой звезды, то в течение нескольких лет выброс от вспышки будет производить излучение, которое проявляется в радиоволнах, считают в команде. Последующие радионаблюдения могут в конечном итоге доказать, что это был магнитар, и это может объяснить происхождение таких объектов.

«Благодаря своей удивительной чувствительности в ближнем инфракрасном диапазоне длин волн, Хаббл действительно мог зафиксировать эту вспышку, – пояснила Фонг. – Удивительно, но Хаббл смог сделать снимок только через три дня после взрыва. Посредством ряда более поздних снимков Хаббл показал, что источник исчез после взрыва. Это не статический источник, который остается неизменным. С помощью этих наблюдений мы знали, что не только захватили источник, но и обнаружили нечто чрезвычайно яркое и очень необычное. Угловое разрешение Хаббла также сыграло ключевую роль в определении положения вспышки и точном измерении света, исходящего от слияния».

Готовящийся к запуску космический телескоп Джеймса Уэбба особенно хорошо подходит для этого типа наблюдений.

«Уэбб полностью произведет революцию в изучении подобных событий, – сказал Эдо Бергер из Гарвардского университета в Кембридже, штат Массачусетс, и главный исследователь программы Хаббла. – Обладая невероятной чувствительностью к инфракрасному излучению, он не только обнаружит такое излучение на еще больших расстояниях, но также предоставит подробную спектроскопическую информацию, которая поможет определить природу инфракрасного излучения».

OPPO в режиме секретности готовится представить складной смартфон с 10х камерой, зарядку 125 Вт и еще кое-что.

Читайте также, как проще всего найти работу.