Ved å bruke Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) registrerte astronomer for første gang en eksplosiv nøytronstjernesammenslåing av en nøytronstjerne med en annen stjerne. De oppdaget et millimeter-bølgelengde lys fra en brennende eksplosjon forårsaket av sammenslåingen. Dette lyset antas å være et av de mest energiske kortvarige gammastråleutbruddene som noen gang er observert - GRB 211106A.
Tanmoy Laskar, som snart skal begynne å jobbe som assisterende professor i fysikk og astronomi ved University of Utah, sa: "Sammenslåingene skjer på grunn av gravitasjonsbølgestråling som fjerner energi fra banen til binærstjernene, og får stjernene til å spiralere inn mot hverandre."
"Den resulterende eksplosjonen er ledsaget av jetfly som beveger seg nær lysets hastighet. Når en av disse strålene peker mot jorden, observerer vi en kort puls på Gammastråle stråling eller en kortvarig GRB."
Kortvarige GRB-er er ofte vanskelige å oppdage. Til nå har bare et halvt dusin kortvarige GRB-er blitt oppdaget ved radiobølgelengder. Dessuten hadde ingen blitt oppdaget i millimeterbølgelengder.
Laskar sa, "Vanskeligheten er den enorme avstanden til GRB-er og de teknologiske egenskapene til teleskoper. Kortvarig GRB etterglød er veldig lysende og energisk. Men disse eksplosjonene skjer i fjerne galakser, noe som betyr at lyset fra dem kan være ganske svakt for våre teleskoper på jorden. Før ALMA var ikke millimeterteleskoper følsomme nok til å oppdage disse etterglødene.»
Lyset fra GRB 211106A var så svakt at mens tidlige røntgenobservasjoner med NASAs Neil Gehrels Swift Observatory så eksplosjonen, var vertsgalaksen uoppdagelig ved den bølgelengden. Derfor klarte ikke forskere å finne den nøyaktige plasseringen.
Å vite hvilken galakse et utbrudd stammer fra og å forstå mer om selve utbruddet trenger bruk av etterglødende lys. Forskere antok først at dette utbruddet kan stamme fra en nærliggende galakse når bare røntgenmotstykket var funnet.
Laskar sa, "Hver bølgelengde ga en ny dimensjon til forskernes forståelse av GRB, og spesielt millimeter var avgjørende for å avdekke sannheten om utbruddet."
"Hubble-observasjonene avslørte et uforanderlig felt av galakser. ALMAs enestående følsomhet tillot oss å finne plasseringen til GRB i det feltet med mer presisjon, og det viste seg å være i en annen svak galakse, som er lenger unna. Det betyr igjen at denne kortvarige gammastråleutbruddet er enda kraftigere enn vi først trodde, noe som gjør den til en av de mest lysende og energiske som er registrert."
Wen-fai Fong, assisterende professor i fysikk og astronomi ved Northwestern University, la til, «Denne korte gammastråleutbruddet var første gang vi prøvde å observere en slik hendelse med ALMA. Etterglød for korte utbrudd er veldig vanskelig å få tak i, så det var spektakulært å se denne begivenheten skinne så sterkt. Etter mange år med observasjon av disse utbruddene, åpner denne overraskende oppdagelsen for et nytt studieområde, ettersom det motiverer oss til å observere mange flere av disse med ALMA og andre teleskoparrayer i fremtiden.»
Joe Pesce, National Science Foundation Program Officer for NRAO/ALMA, sa: "Disse observasjonene er fantastiske på mange nivåer. De gir mer informasjon for å hjelpe oss å forstå det gåtefulle gammastråle (og nøytronstjerneastrofysikk generelt). De demonstrerer også hvor viktige og komplementære multibølgelengdeobservasjoner med rom- og bakkebaserte teleskoper er for å forstå astrofysiske fenomener."
Edo Berger, professor i astronomi ved Harvard University og forsker ved Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, sa, "Studien av kortvarige GRB-er krever rask koordinering av teleskoper rundt om i verden og i verdensrommet, som opererer på alle bølgelengder. I tilfellet med GRB 211106A brukte vi noen av de kraftigste teleskopene som er tilgjengelige – ALMA, National Science Foundations Karl G. Jansky Very Large Array (VLA), NASAs Chandra X-ray Observatory og Hubble Space Telescope.»
"Med det nå operative James Webb Space Telescope (JWST) og fremtidige 20-40 meter optiske og radioteleskoper som neste generasjon VLA (ngVLA), vil vi være i stand til å produsere et fullstendig bilde av disse katastrofale hendelsene og studere dem på enestående avstander."
Laskar sa, "Med JWST kan vi nå ta et spekter av vertsgalaksen og enkelt vite avstanden, og i fremtiden kan vi også bruke JWST til å fange opp infrarøde etterglød og studere deres kjemiske sammensetning. Med ngVLA vil vi kunne studere den geometriske strukturen til etterglødene og det stjernedannende drivstoffet som finnes i vertsmiljøene deres i enestående detalj. Jeg er begeistret for disse kommende funnene innen vårt felt.»
Tidsreferanse:
- Tanmoy Laskar, Alicia Rouco Escorial. Den første korte GRB-millimeter-ettergløden: Den vidvinklede strålen til den ekstremt energiske SGRB 211106A. The Astrophysical Journal Letters. arXiv: 2205.03419v2
