천문학자들은 아타카마 대형 밀리미터/서브밀리미터 배열(ALMA)을 사용하여 처음으로 중성자별과 다른 별의 폭발적인 중성자별 합병을 기록했습니다. 그들은 합병으로 인한 불타오르는 폭발로부터 밀리미터 파장의 빛을 감지했습니다. 이 빛은 지금까지 관측된 가장 강력한 단기간 감마선 폭발(GRB 211106A) 중 하나로 여겨집니다.
곧 유타 대학교에서 물리학 및 천문학 조교수로 일하게 될 Tanmoy Laskar는 이렇게 말했습니다. "병합은 쌍성 궤도에서 에너지를 제거하여 별들이 서로를 향해 나선형으로 움직이게 만드는 중력파 복사로 인해 발생합니다."
“그 결과 폭발은 빛의 속도에 가깝게 이동하는 제트를 동반합니다. 이 제트 중 하나가 지구를 향할 때 우리는 짧은 펄스를 관찰합니다. 감마선 방사선 또는 단기 GRB.”
단기 GRB는 감지하기 어려운 경우가 많습니다. 지금까지 무선 파장에서는 단기간 GRB가 6개만 감지되었습니다. 게다가 밀리미터 파장에서는 아무것도 감지되지 않았습니다.
라스카가 말했다. “어려움은 GRB까지의 엄청난 거리와 망원경의 기술적 능력입니다. 단기 GRB 잔광은 매우 밝고 활력이 넘칩니다. 그러나 이러한 폭발은 먼 은하계에서 발생합니다. 이는 그곳에서 나오는 빛이 지구상의 망원경으로는 상당히 희미할 수 있음을 의미합니다. ALMA 이전에는 밀리미터 망원경이 이러한 잔광을 감지할 만큼 민감하지 않았습니다.”
GRB 211106A에서 나오는 빛은 너무 희미해서 NASA의 Neil Gehrels Swift Observatory를 사용한 초기 X선 관측에서는 폭발이 목격되었지만 해당 파장에서는 호스트 은하계를 감지할 수 없었습니다. 따라서 과학자들은 그 정확한 위치를 정확히 찾아낼 수 없었습니다.
폭발이 어느 은하에서 발생했는지 알고 폭발 자체에 대해 더 많이 이해하려면 잔광을 사용해야 합니다. 과학자들은 처음에 X선 대응물이 발견되었을 때 이 폭발이 근처 은하계에서 비롯되었을 수 있다는 가설을 세웠습니다.
라스카가 말했다. "각 파장은 GRB에 대한 과학자들의 이해에 새로운 차원을 추가했으며, 특히 밀리미터는 폭발에 대한 진실을 밝히는 데 매우 중요했습니다."
“허블 관측을 통해 변하지 않는 은하계가 밝혀졌습니다. ALMA의 탁월한 감도 덕분에 우리는 해당 필드에서 GRB의 위치를 더 정확하게 찾아낼 수 있었고, 그 위치는 더 멀리 있는 또 다른 희미한 은하계에 있는 것으로 밝혀졌습니다. 이는 결과적으로 이 짧은 기간의 감마선 폭발이 우리가 처음 생각했던 것보다 훨씬 더 강력하여 기록상 가장 밝고 활력이 넘치는 폭발 중 하나라는 것을 의미합니다."
Northwestern University의 물리학 및 천문학 조교수인 Wen-fai Fong은 다음과 같이 덧붙였습니다. “이 짧은 감마선 폭발은 우리가 ALMA로 그러한 사건을 관찰하려고 시도한 최초의 사건이었습니다. 짧은 순간의 잔광은 얻기가 매우 어렵기 때문에 이렇게 밝게 빛나는 이 이벤트를 포착하는 것은 장관이었습니다. 수년간 이러한 폭발을 관찰한 후, 이 놀라운 발견은 앞으로 ALMA 및 기타 망원경 배열을 사용하여 더 많은 폭발을 관찰하도록 동기를 부여하므로 새로운 연구 영역을 열었습니다."
NRAO/ALMA의 국립과학재단 프로그램 책임자인 Joe Pesce는 다음과 같이 말했습니다. “이러한 관찰은 여러 측면에서 환상적입니다. 그들은 우리가 수수께끼를 이해하는 데 도움이 되는 더 많은 정보를 제공합니다. 감마선 폭발 (그리고 일반적으로 중성자별 천체물리학). 또한 우주 및 지상 망원경을 사용한 다파장 관측이 천체 물리학 현상을 이해하는 데 얼마나 중요하고 상호보완적인지 보여줍니다.”
Edo Berger, 하버드 대학교 천문학 교수 겸 천체물리학 센터 연구원 | 하버드 앤 스미소니언(Harvard & Smithsonian)은 이렇게 말했습니다. “단기간 GRB를 연구하려면 전 세계와 우주에서 모든 파장에서 작동하는 망원경의 신속한 조정이 필요합니다. GRB 211106A의 경우, 우리는 ALMA, 국립과학재단의 Karl G. Jansky VLA(Very Large Array), NASA의 찬드라 X선 관측소, 허블 우주 망원경 등 가장 강력한 망원경을 사용했습니다.”
“현재 작동 중인 제임스 웹 우주 망원경(JWST)과 차세대 VLA(ngVLA)와 같은 미래의 20-40미터 광학 및 전파 망원경을 통해 우리는 이러한 격변적인 사건에 대한 완전한 그림을 생성하고 연구할 수 있을 것입니다. 전례 없는 거리.”
라스카르 말했다, “JWST를 사용하면 이제 호스트 은하의 스펙트럼을 가져와 거리를 쉽게 알 수 있으며, 앞으로는 JWST를 사용하여 적외선 잔광을 포착하고 화학적 구성을 연구할 수도 있습니다. ngVLA를 사용하면 잔광의 기하학적 구조와 호스트 환경에서 발견되는 별 형성 연료를 전례 없이 자세하게 연구할 수 있습니다. 나는 우리 분야에서 이러한 다가오는 발견이 기대됩니다.”
저널 참조 :
- 탄모이 라스카르, 알리시아 로우코 에스코리알. 최초의 짧은 GRB 밀리미터 잔광: 극도로 에너지가 넘치는 SGRB 211106A의 광각 제트. 천체 물리학 저널 편지. arXiv: 2205.03419v2
