Χρησιμοποιώντας τη συστοιχία Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), οι αστρονόμοι, για πρώτη φορά, κατέγραψαν μια εκρηκτική συγχώνευση αστέρα νετρονίων ενός αστέρα νετρονίων με ένα άλλο αστέρι. Εντόπισαν φως μήκους κύματος χιλιοστού από μια πύρινη έκρηξη που προκλήθηκε από τη συγχώνευση. Αυτό το φως πιστεύεται ότι είναι μια από τις πιο ενεργητικές εκρήξεις ακτίνων γάμμα μικρής διάρκειας που έχουν παρατηρηθεί ποτέ - GRB 211106A.
Ο Tanmoy Laskar, ο οποίος θα αρχίσει σύντομα να εργάζεται ως Επίκουρος Καθηγητής Φυσικής και Αστρονομίας στο Πανεπιστήμιο της Γιούτα, είπε: «Οι συγχωνεύσεις συμβαίνουν λόγω της ακτινοβολίας βαρυτικών κυμάτων που αφαιρεί ενέργεια από την τροχιά των δυαδικών αστεριών, αναγκάζοντας τα αστέρια να κινούνται σπειροειδή το ένα προς το άλλο».
«Η έκρηξη που προκύπτει συνοδεύεται από πίδακες που κινούνται κοντά στην ταχύτητα του φωτός. Όταν ένας από αυτούς τους πίδακες είναι στραμμένος προς τη Γη, παρατηρούμε έναν σύντομο παλμό ακτίνες γάμμα ακτινοβολία ή GRB μικρής διάρκειας».
Τα GRB μικρής διάρκειας είναι συχνά δύσκολο να εντοπιστούν. Μέχρι τώρα, μόνο μισή ντουζίνα GRB μικρής διάρκειας έχουν ανιχνευθεί σε μήκη κύματος ραδιοφώνου. Επιπλέον, κανένα δεν είχε ανιχνευθεί σε χιλιοστά μήκη κύματος.
Ο Λάσκαρ είπε, «Η δυσκολία είναι η τεράστια απόσταση από τα GRB και οι τεχνολογικές δυνατότητες των τηλεσκοπίων. GRB μικρής διάρκειας Οι μεταλάμψεις είναι πολύ φωτεινές και ενεργητικές. Αλλά αυτές οι εκρήξεις συμβαίνουν σε μακρινούς γαλαξίες, πράγμα που σημαίνει ότι το φως από αυτούς μπορεί να είναι αρκετά αχνό για τα τηλεσκόπια μας στη Γη. Πριν από το ALMA, τα τηλεσκόπια χιλιοστών δεν ήταν αρκετά ευαίσθητα για να ανιχνεύσουν αυτές τις μεταλάμψεις».
Το φως από το GRB 211106A ήταν τόσο αχνό που ενώ οι πρώιμες παρατηρήσεις ακτίνων Χ με το Παρατηρητήριο Neil Gehrels Swift της NASA είδαν την έκρηξη, ο γαλαξίας υποδοχής ήταν μη ανιχνεύσιμος σε αυτό το μήκος κύματος. Ως εκ τούτου, οι επιστήμονες δεν ήταν σε θέση να εντοπίσουν την ακριβή θέση του.
Για να γνωρίζετε από ποιον γαλαξία προέρχεται μια έκρηξη και να κατανοήσετε περισσότερα σχετικά με την ίδια την έκρηξη, χρειάζεται η χρήση φωτός μεταλάμψης. Οι επιστήμονες υπέθεσαν για πρώτη φορά ότι αυτή η έκρηξη μπορεί να προέρχεται από έναν κοντινό γαλαξία όταν είχε βρεθεί ακριβώς το αντίστοιχο των ακτίνων Χ.
Ο Λάσκαρ είπε, «Κάθε μήκος κύματος πρόσθεσε μια νέα διάσταση στην κατανόηση του GRB από τους επιστήμονες και το χιλιοστό, ιδιαίτερα, ήταν κρίσιμο για την αποκάλυψη της αλήθειας για την έκρηξη».
«Οι παρατηρήσεις του Hubble αποκάλυψαν ένα αμετάβλητο πεδίο γαλαξιών. Η απαράμιλλη ευαισθησία του ALMA μας επέτρεψε να εντοπίσουμε με μεγαλύτερη ακρίβεια τη θέση του GRB σε αυτό το πεδίο και αποδείχθηκε ότι βρισκόταν σε έναν άλλο αχνό γαλαξία, ο οποίος είναι πιο μακριά. Αυτό, με τη σειρά του, σημαίνει ότι αυτή η μικρής διάρκειας έκρηξη ακτίνων γάμμα είναι ακόμη πιο ισχυρή από ό,τι πιστεύαμε αρχικά, καθιστώντας την μία από τις πιο φωτεινές και ενεργητικές που έχουν καταγραφεί».
Ο Wen-fai Fong, επίκουρος καθηγητής Φυσικής και Αστρονομίας στο Πανεπιστήμιο Northwestern, πρόσθεσε, «Αυτή η σύντομη έκρηξη ακτίνων γάμμα ήταν η πρώτη φορά που προσπαθήσαμε να παρατηρήσουμε ένα τέτοιο γεγονός με το ALMA. Οι υστερόλαμπες για σύντομες εκρήξεις είναι πολύ δύσκολο να βρεθούν, οπότε ήταν θεαματικό να πιάσουμε αυτό το γεγονός να λάμπει τόσο λαμπερά. Μετά από πολλά χρόνια παρατήρησης αυτών των εκρήξεων, αυτή η εκπληκτική ανακάλυψη ανοίγει μια νέα περιοχή μελέτης, καθώς μας παρακινεί να παρατηρήσουμε πολλά περισσότερα από αυτά με το ALMA, και άλλες συστοιχίες τηλεσκοπίων, στο μέλλον».
Ο Joe Pesce, υπεύθυνος προγράμματος του Εθνικού Ιδρύματος Επιστημών για το NRAO/ALMA, είπε, «Αυτές οι παρατηρήσεις είναι φανταστικές σε πολλά επίπεδα. Παρέχουν περισσότερες πληροφορίες για να μας βοηθήσουν να κατανοήσουμε το αινιγματικό εκρήξεις ακτίνων γάμμα (και γενικά η αστροφυσική των άστρων νετρονίων). Αποδεικνύουν επίσης πόσο σημαντικές και συμπληρωματικές είναι οι παρατηρήσεις πολλαπλών μηκών κύματος με διαστημικά και επίγεια τηλεσκόπια για την κατανόηση των αστροφυσικών φαινομένων».
Edo Berger, Καθηγητής Αστρονομίας στο Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ και ερευνητής στο Κέντρο Αστροφυσικής | Harvard & Smithsonian, είπε, «Η μελέτη των GRB μικρής διάρκειας απαιτεί τον γρήγορο συντονισμό των τηλεσκοπίων σε όλο τον κόσμο και στο διάστημα, που λειτουργούν σε όλα τα μήκη κύματος. Στην περίπτωση του GRB 211106A, χρησιμοποιήσαμε μερικά από τα πιο ισχυρά διαθέσιμα τηλεσκόπια - ALMA, το Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) του Εθνικού Ιδρύματος Επιστημών, το Παρατηρητήριο ακτίνων Χ Chandra της NASA και το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble.
«Με το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb (JWST) που λειτουργεί πλέον και μελλοντικά οπτικά και ραδιοτηλεσκόπια 20-40 μέτρων, όπως το επόμενης γενιάς VLA (ngVLA), θα είμαστε σε θέση να παράγουμε μια πλήρη εικόνα αυτών των κατακλυσμικών γεγονότων και να τα μελετήσουμε σε πρωτόγνωρες αποστάσεις».
Λάσκαρ είπε, «Με το JWST, μπορούμε τώρα να πάρουμε ένα φάσμα του γαλαξία-ξενιστή και να γνωρίζουμε εύκολα την απόσταση, και στο μέλλον, θα μπορούσαμε επίσης να χρησιμοποιήσουμε το JWST για να συλλάβουμε υπέρυθρες μεταλάμψεις και να μελετήσουμε τη χημική τους σύσταση. Με το ngVLA, θα μπορέσουμε να μελετήσουμε τη γεωμετρική δομή των μεταλαμπών και του καυσίμου σχηματισμού άστρων που βρίσκονται στα περιβάλλοντα υποδοχής τους με άνευ προηγουμένου λεπτομέρεια. Είμαι ενθουσιασμένος με αυτές τις επερχόμενες ανακαλύψεις στον τομέα μας».
Αναφορά στο περιοδικό:
- Tanmoy Laskar, Alicia Rouco Escorial. Το πρώτο κοντό GRB Millimeter Afterglow: The Wide-Angled Jet of the Extremely Energetic SGRB 211106A. Τα περιοδικά αστροφυσικής. arXiv: 2205.03419v2
