Korzystając z Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), astronomowie po raz pierwszy zarejestrowali wybuchowe połączenie gwiazdy neutronowej z inną gwiazdą. Wykryli światło o długości fali milimetrowej pochodzące z ognistej eksplozji spowodowanej połączeniem. Uważa się, że to światło jest jednym z najbardziej energetycznych krótkotrwałych rozbłysków gamma, jakie kiedykolwiek zaobserwowano – GRB 211106A.
Tanmoy Laskar, który wkrótce rozpocznie pracę jako adiunkt fizyki i astronomii na Uniwersytecie Utah, powiedział: „Połączenia zachodzą na skutek promieniowania fal grawitacyjnych, które usuwają energię z orbit gwiazd podwójnych, powodując spiralne zbliżanie się gwiazd do siebie”.
„Wynikającej z tego eksplozji towarzyszą strumienie poruszające się z prędkością bliską prędkości światła. Kiedy jeden z tych dżetów jest skierowany na Ziemię, obserwujemy krótki impuls promieniowanie gamma promieniowanie lub krótkotrwały GRB.”
Krótkotrwałe GRB są często trudne do wykrycia. Do tej pory wykryto jedynie pół tuzina krótkotrwałych GRB na falach radiowych. Co więcej, żadnego nie wykryto w zakresie fal milimetrowych.
Laskar powiedział, „Trudnością jest ogromna odległość od GRB i możliwości technologiczne teleskopów. Krótkoterminowy GRB poświaty są bardzo świetliste i energetyczne. Ale te eksplozje mają miejsce w odległych galaktykach, co oznacza, że ich światło może być dość słabe dla naszych teleskopów na Ziemi. Przed ALMA teleskopy milimetrowe nie były wystarczająco czułe, aby wykryć te poświaty.”
Światło GRB 211106A było tak słabe, że podczas wczesnych obserwacji rentgenowskich za pomocą Obserwatorium Neila Gehrelsa Swifta, należącego do NASA, zaobserwowano eksplozję, galaktyka macierzysta była niewykrywalna na tej długości fali. Dlatego naukowcom nie udało się określić jego dokładnej lokalizacji.
Wiedza o tym, z której galaktyki pochodzi rozbłysk i lepsze zrozumienie samego rozbłysku, wymaga wykorzystania światła poświaty. Naukowcy początkowo postawili hipotezę, że ten rozbłysk może pochodzić z pobliskiej galaktyki, gdy znaleziono jedynie jego odpowiednik w promieniowaniu rentgenowskim.
Laskar powiedział, „Każda długość fali dodała nowy wymiar do zrozumienia przez naukowców GRB, a w szczególności milimetr miał kluczowe znaczenie dla odkrycia prawdy o rozbłysku”.
„Obserwacje Hubble’a ujawniły niezmienne pole galaktyk. Niezrównana czułość ALMA pozwoliła nam z większą precyzją określić lokalizację GRB w tym polu i okazało się, że znajduje się ona w innej słabej galaktyce, która jest dalej. To z kolei oznacza, że ten krótkotrwały rozbłysk gamma jest jeszcze potężniejszy, niż początkowo sądziliśmy, co czyni go jednym z najjaśniejszych i najbardziej energetycznych w historii”.
Wen-fai Fong, adiunkt fizyki i astronomii na Northwestern University, dodał: „Ten krótki rozbłysk gamma był pierwszą próbą zaobserwowania takiego zdarzenia za pomocą ALMA. Bardzo trudno jest uzyskać poświatę w przypadku krótkich serii, więc uchwycenie tak jasnego zdarzenia było spektakularne. Po wielu latach obserwacji tych rozbłysków to zaskakujące odkrycie otwiera nowy obszar badań, ponieważ motywuje nas do obserwacji znacznie większej liczby takich rozbłysków w przyszłości za pomocą ALMA i innych układów teleskopów.”
Joe Pesce, specjalista ds. programu National Science Foundation w NRAO/ALMA, powiedział: „Te obserwacje są fantastyczne na wielu poziomach. Dostarczają więcej informacji, które pomogą nam zrozumieć zagadkę rozbłyski gamma (i ogólnie astrofizyka gwiazd neutronowych). Pokazują także, jak ważne i uzupełniające się obserwacje na wielu długościach fal za pomocą teleskopów kosmicznych i naziemnych w zrozumieniu zjawisk astrofizycznych.”
Edo Berger, profesor astronomii na Uniwersytecie Harvarda i badacz w Centrum Astrofizyki | Harvard & Smithsonian stwierdził, że „Badanie krótkotrwałych GRB wymaga szybkiej koordynacji teleskopów na całym świecie i w przestrzeni kosmicznej, działających na wszystkich długościach fal. W przypadku GRB 211106A wykorzystaliśmy jedne z najpotężniejszych dostępnych teleskopów — ALMA, Very Large Array (VLA) Karla G. Jansky'ego należącego do National Science Foundation, Obserwatorium Rentgenowskie Chandra należące do NASA i Kosmiczny Teleskop Hubble'a.
„Dzięki działającemu już Kosmicznemu Teleskopowi Jamesa Webba (JWST) oraz przyszłym teleskopom optycznym i radiowym o średnicy 20–40 metrów, takim jak VLA nowej generacji (ngVLA), będziemy w stanie uzyskać pełny obraz tych kataklizmów i zbadać je na niespotykane odległości.”
laskar powiedziany, „Dzięki JWST możemy teraz pobrać widmo galaktyki macierzystej i łatwo poznać odległość, a w przyszłości będziemy mogli również używać JWST do rejestrowania poświat w podczerwieni i badania ich składu chemicznego. Dzięki ngVLA będziemy mogli z niespotykaną dotąd szczegółowością badać geometryczną strukturę poświat i paliwa gwiazdotwórczego znajdującego się w ich środowiskach macierzystych. Jestem podekscytowany nadchodzącymi odkryciami w naszej dziedzinie.”
Referencje czasopisma:
- Tanmoy Laskar i Alicia Rouco Escorial. Pierwsza krótka, milimetrowa poświata GRB: szerokokątny strumień niezwykle energetycznego SGRB 211106A. The Astrophysical Journal Letters. arXiv: 2205.03419v2
