Ved at bruge Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) registrerede astronomer for første gang en eksplosiv neutronstjernesammensmeltning af en neutronstjerne med en anden stjerne. De opdagede et millimeter-bølgelængde lys fra en flammende eksplosion forårsaget af fusionen. Dette lys menes at være et af de mest energiske kortvarige gammastråleudbrud, der nogensinde er observeret - GRB 211106A.
Tanmoy Laskar, der snart vil begynde at arbejde som assisterende professor i fysik og astronomi ved University of Utah, sagde: "Sammenlægningerne opstår på grund af gravitationsbølgestråling, der fjerner energi fra binære stjerners kredsløb, hvilket får stjernerne til at spiral ind mod hinanden."
"Den resulterende eksplosion er ledsaget af jetfly, der bevæger sig tæt på lysets hastighed. Når en af disse jetfly peger mod Jorden, observerer vi en kort puls af gammastråle stråling eller en kortvarig GRB."
Kortvarige GRB'er er ofte svære at opdage. Indtil nu er kun et halvt dusin kortvarige GRB'er blevet detekteret ved radiobølgelængder. Hvad mere er, var ingen blevet detekteret i millimeter bølgelængder.
Laskar sagde, "Vanskeligheden er den enorme afstand til GRB'er og teleskopernes teknologiske muligheder. Kortvarig GRB efterlys er meget lysende og energiske. Men disse eksplosioner sker i fjerne galakser, hvilket betyder, at lyset fra dem kan være ret svagt for vores teleskoper på Jorden. Før ALMA var millimeterteleskoper ikke følsomme nok til at opdage disse efterlys."
Lyset fra GRB 211106A var så svagt, at mens tidlige røntgenobservationer med NASAs Neil Gehrels Swift Observatory så eksplosionen, var værtsgalaksen uopdagelig ved den bølgelængde. Derfor var videnskabsmænd ikke i stand til at udpege dens nøjagtige placering.
At vide, hvilken galakse et udbrud stammer fra, og at forstå mere om selve udbruddet, skal bruge efterglødende lys. Forskere antog først, at dette udbrud kunne stamme fra en nærliggende galakse, da kun røntgenmodstykket var blevet fundet.
Laskar sagde, "Hver bølgelængde tilføjede en ny dimension til videnskabsmænds forståelse af GRB, og især millimeter var afgørende for at afdække sandheden om udbruddet."
"Hubble-observationerne afslørede et uforanderligt felt af galakser. ALMAs enestående følsomhed gjorde det muligt for os at lokalisere GRB'en i det felt med mere præcision, og det viste sig at være i en anden svag galakse, som er længere væk. Det betyder igen, at dette kortvarige gammastråleudbrud er endnu mere kraftfuldt, end vi først troede, hvilket gør det til et af de mest lysende og energiske nogensinde.
Wen-fai Fong, en assisterende professor i fysik og astronomi ved Northwestern University, tilføjede, "Dette korte gamma-stråleudbrud var første gang, vi prøvede at observere en sådan begivenhed med ALMA. Efterlys til korte udbrud er meget svære at få fat i, så det var spektakulært at se denne begivenhed skinne så stærkt. Efter mange års observation af disse udbrud åbner denne overraskende opdagelse et nyt studieområde, da det motiverer os til at observere mange flere af disse med ALMA og andre teleskoparrays i fremtiden."
Joe Pesce, National Science Foundation Program Officer for NRAO/ALMA, sagde, "Disse observationer er fantastiske på mange niveauer. De giver mere information for at hjælpe os med at forstå det gådefulde gammastråler (og neutronstjerne-astrofysik generelt). De demonstrerer også, hvor vigtige og komplementære multibølgelængdeobservationer med rum- og jordbaserede teleskoper er for at forstå astrofysiske fænomener."
Edo Berger, professor i astronomi ved Harvard University og forsker ved Center for Astrofysik | Harvard & Smithsonian sagde, "Undersøgelsen af kortvarige GRB'er kræver hurtig koordinering af teleskoper rundt om i verden og i rummet, der opererer på alle bølgelængder. I tilfældet med GRB 211106A brugte vi nogle af de mest kraftfulde teleskoper til rådighed – ALMA, National Science Foundations Karl G. Jansky Very Large Array (VLA), NASAs Chandra X-ray Observatory og Hubble Space Telescope.”
"Med det nu-operative James Webb Space Telescope (JWST) og fremtidige 20-40 meter optiske og radioteleskoper, såsom næste generation af VLA (ngVLA), vil vi være i stand til at producere et komplet billede af disse katastrofale begivenheder og studere dem på hidtil usete afstande."
Laskar sagde, ”Med JWST kan vi nu tage et spektrum af værtsgalaksen og nemt kende afstanden, og i fremtiden kunne vi også bruge JWST til at fange infrarøde efterglød og studere deres kemiske sammensætning. Med ngVLA vil vi være i stand til at studere den geometriske struktur af efterglødene og det stjernedannende brændstof, der findes i deres værtsmiljøer i hidtil uset detaljer. Jeg er begejstret for disse kommende opdagelser inden for vores felt."
Journal Reference:
- Tanmoy Laskar, Alicia Rouco Escorial. Den første korte GRB-millimeter-efterglød: Den vidvinklede jet fra den ekstremt energiske SGRB 211106A. The Astrophysical Journal Letters. arXiv: 2205.03419v2
