Käyttämällä Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA) -järjestelmää tähtitieteilijät tallensivat ensimmäistä kertaa neutronitähden räjähtävän neutronitähden sulautumisen toisen tähden kanssa. He havaitsivat sulautumisen aiheuttaman tulisen räjähdyksen millimetriaallonpituisen valon. Tämän valon uskotaan olevan yksi energisimmistä lyhytkestoisista gammapurskeista, joita on koskaan havaittu - GRB 211106A.
Tanmoy Laskar, joka aloittaa pian työnsä fysiikan ja tähtitieteen apulaisprofessorina Utahin yliopistossa, sanoi: "Yhdistyminen johtuu gravitaatioaaltosäteilystä, joka poistaa energiaa kaksoistähden kiertoradalta, jolloin tähdet kiertyvät toisiaan kohti."
– Syntyyn räjähdykseen liittyy suihkut, jotka liikkuvat lähellä valonnopeutta. Kun yksi näistä suihkuista on suunnattu Maahan, havaitsemme lyhyen pulssin gamma-ray- säteily tai lyhytkestoinen GRB."
Lyhytkestoisia GRB:itä on usein vaikea havaita. Tähän mennessä vain puoli tusinaa lyhytkestoista GRB:tä on havaittu radioaallonpituuksilla. Lisäksi yhtäkään ei ollut havaittu millimetriaallonpituuksilla.
Laskar sanoi, "Vaikeus on valtava etäisyys GRB:istä ja kaukoputkien tekniset ominaisuudet. Lyhytkestoinen GRB jälkihehkut ovat erittäin kirkkaita ja energisiä. Mutta nämä räjähdykset tapahtuvat kaukaisissa galakseissa, mikä tarkoittaa, että niiden valo voi olla melko heikkoa maan päällä oleville kaukoputkillemme. Ennen ALMAa millimetriteleskoopit eivät olleet tarpeeksi herkkiä havaitsemaan näitä jälkihehkuja.
GRB 211106A:n valo oli niin heikkoa, että vaikka NASAn Neil Gehrels Swift -observatorion varhaiset röntgenhavainnot näkivät räjähdyksen, isäntägalaksia ei voitu havaita tällä aallonpituudella. Siksi tutkijat eivät pystyneet määrittämään sen tarkkaa sijaintia.
Jotta tiedämme, mistä galaksista purkaus on peräisin, ja ymmärrät enemmän itse purkauksesta, on käytettävä jälkihehkua. Tutkijat olettivat ensin, että tämä purkaus saattaa olla peräisin läheisestä galaksista, kun vain röntgenvastainen oli löydetty.
Laskar sanoi, "Jokainen aallonpituus toi uuden ulottuvuuden tutkijoiden ymmärrykseen GRB:stä, ja erityisesti millimetri oli ratkaiseva totuuden paljastamisessa purskeesta."
"Hubble-havainnot paljastivat muuttumattoman galaksikentän. ALMA:n vertaansa vailla olevan herkkyyden ansiosta pystyimme paikantamaan GRB:n sijainnin kyseisessä kentässä tarkemmin, ja se osoittautui toisessa heikossa galaksissa, joka on kauempana. Tämä puolestaan tarkoittaa, että tämä lyhytkestoinen gammapurkaus on vieläkin voimakkaampi kuin aluksi luulimme, mikä tekee siitä yhden ennätysten valoisimmista ja energisimmista."
Wen-fai Fong, Northwestern Universityn fysiikan ja tähtitieteen apulaisprofessori, lisäsi, ”Tämä lyhyt gammapurkaus oli ensimmäinen kerta, kun yritimme tarkkailla tällaista tapahtumaa ALMA:n kanssa. Lyhyiden jaksojen jälkihehkut ovat erittäin vaikeita saada, joten oli mahtavaa saada tämä tapahtuma loistamaan niin kirkkaasti. Monien vuosien näiden purkausten havainnoinnin jälkeen tämä yllättävä löytö avaa uuden tutkimusalueen, koska se motivoi meitä tarkkailemaan paljon enemmän näitä ALMA:n ja muiden kaukoputkien avulla tulevaisuudessa.
Joe Pesce, National Science Foundation -ohjelmavirkailija NRAO/ALMA:lle, sanoi: "Nämä havainnot ovat fantastisia monella tasolla. Ne tarjoavat lisätietoja, jotka auttavat meitä ymmärtämään arvoituksellisen gammasäte purskuu (ja neutronitähtien astrofysiikka yleensä). Ne osoittavat myös, kuinka tärkeitä ja täydentäviä moniaallonpituisia havaintoja avaruudessa ja maassa sijaitsevilla kaukoputkilla ovat astrofysikaalisten ilmiöiden ymmärtämisessä.
Edo Berger, tähtitieteen professori Harvardin yliopistossa ja tutkija Astrofysiikan keskuksessa | Harvard & Smithsonian sanoi, ”Lyhytkestoisten GRB:iden tutkiminen edellyttää kaukoputkien nopeaa koordinointia ympäri maailmaa ja avaruudessa, jotka toimivat kaikilla aallonpituuksilla. GRB 211106A:n tapauksessa käytimme joitain tehokkaimmista saatavilla olevista teleskoopeista – ALMA:ta, National Science Foundationin Karl G. Jansky Very Large Arrayta (VLA), NASAn Chandra-röntgenobservatoriota ja Hubble-avaruusteleskooppia.
”Nyt toiminnassa olevan James Webb Space Telescope (JWST) ja tulevien 20–40 metrin optisten ja radioteleskooppien, kuten seuraavan sukupolven VLA:n (ngVLA) avulla pystymme tuottamaan täydellisen kuvan näistä kataklysmistä tapahtumista ja tutkimaan niitä ennennäkemättömät etäisyydet."
laskar sanoi, "JWST:n avulla voimme nyt ottaa spektrin isäntägalaksista ja helposti tietää etäisyyden, ja tulevaisuudessa voisimme käyttää JWST:tä myös infrapuna-jälkihehkujen kaappaamiseen ja niiden kemiallisen koostumuksen tutkimiseen. ngVLA:n avulla voimme tutkia niiden isäntäympäristöissä esiintyvien jälkihehkujen geometrista rakennetta ja tähtiä muodostavaa polttoainetta ennennäkemättömän yksityiskohtaisesti. Olen innoissani näistä tulevista löydöistä alallamme."
Lehden viite:
- Tanmoy Laskar, Alicia Rouco Escorial. Ensimmäinen lyhyt GRB-millimetrin jälkihehku: Erittäin energisen SGRB 211106A:n laajakulmainen suihku. Astrophysical Journal Letters. arXiv: 2205.03419v2
