Використовуючи велику міліметрову/субміліметрову матрицю Atacama (ALMA), астрономи вперше зафіксували вибухове злиття нейтронної зірки з іншою зіркою. Вони виявили світло міліметрової довжини хвилі від вогняного вибуху, спричиненого злиттям. Вважається, що це світло є одним із найенергетичніших короткочасних гамма-спалахів, які коли-небудь спостерігали – GRB 211106A.
Танмой Ласкар, який незабаром почне працювати доцентом фізики та астрономії в Університеті Юти, сказав: «Злиття відбувається через випромінювання гравітаційних хвиль, яке забирає енергію з орбіти подвійних зірок, змушуючи зірки обертатися по спіралі одна до одної».
«Результуючий вибух супроводжується струменями, що рухаються зі швидкістю, близькою до світла. Коли один із цих струменів спрямований на Землю, ми спостерігаємо короткий імпульс гамма-випромінювання випромінювання або короткочасний GRB.»
Короткочасні GRB часто важко виявити. Дотепер на довжинах радіохвиль було виявлено лише півдюжини короткочасних GRB. Більше того, жодного не було виявлено в міліметровому діапазоні.
Ласкар сказав, «Складність полягає у величезній відстані до гамма-всплесків і технологічних можливостях телескопів. Короткочасний GRB післясвіти дуже яскраві та енергійні. Але ці вибухи відбуваються у далеких галактиках, а це означає, що світло від них може бути досить слабким для наших телескопів на Землі. До ALMA міліметрові телескопи були недостатньо чутливими, щоб виявити ці післясвіти».
Світло від GRB 211106A було настільки слабким, що хоча ранні рентгенівські спостереження за допомогою обсерваторії імені Ніла Герельса Свіфта NASA помітили вибух, головну галактику було неможливо виявити на цій довжині хвилі. Тому вчені не змогли визначити його точне місце розташування.
Щоб дізнатися, з якої галактики походить спалах, і краще зрозуміти сам спалах, потрібно використовувати світло післясвітіння. Вчені вперше припустили, що цей спалах міг походити з сусідньої галактики, коли було знайдено лише рентгенівський аналог.
Ласкар сказав, «Кожна довжина хвилі додавала новий вимір до розуміння вченими GRB, і міліметр, зокрема, був вирішальним для розкриття правди про сплеск».
«Спостереження Хаббла виявили незмінне поле галактик. Незрівнянна чутливість ALMA дозволила нам визначити розташування гамма-всплеску в цьому полі з більшою точністю, і виявилося, що він знаходиться в іншій слабкій галактиці, яка знаходиться далі. Це, у свою чергу, означає, що цей короткочасний гамма-спалах навіть потужніший, ніж ми думали спочатку, і робить його одним із найяскравіших та найенергетичніших за всю історію».
Вень-Фай Фонг, доцент кафедри фізики та астрономії Північно-Західного університету, додав: «Цей короткий гамма-спалах був першим випадком, коли ми спробували спостерігати таку подію за допомогою ALMA. Післясвітіння для коротких спалахів дуже важко отримати, тому було вражаюче спостерігати, як ця подія сяяла так яскраво. Після багатьох років спостережень за цими спалахами це дивовижне відкриття відкриває нову область дослідження, оскільки спонукає нас спостерігати ще багато таких спалахів за допомогою ALMA та інших систем телескопів у майбутньому».
Джо Пеше, керівник програм Національного наукового фонду NRAO/ALMA, сказав: «Ці спостереження є фантастичними на багатьох рівнях. Вони надають більше інформації, щоб допомогти нам зрозуміти загадковість сплески гамма-променів (і астрофізика нейтронних зірок загалом). Вони також демонструють, наскільки важливі та взаємодоповнюючі багатохвильові спостереження за допомогою космічних і наземних телескопів для розуміння астрофізичних явищ».
Едо Бергер, професор астрономії Гарвардського університету та дослідник Центру астрофізики | Harvard & Smithsonian, сказав, «Дослідження короткочасних гамма-всплесків вимагає швидкої координації телескопів у всьому світі та в космосі, що працюють на всіх довжинах хвиль. У випадку GRB 211106A ми використали одні з найпотужніших доступних телескопів — ALMA, Дуже великий масив імені Карла Г. Янського (VLA) Національного наукового фонду, рентгенівську обсерваторію Чандра НАСА та космічний телескоп Хаббла».
«Завдяки діючому космічному телескопу Джеймса Вебба (JWST) і майбутнім 20-40-метровим оптичним і радіотелескопам, таким як наступне покоління VLA (ngVLA), ми зможемо створити повну картину цих катаклізмів і вивчити їх на безпрецедентні відстані».
Ласкар сказав, «За допомогою JWST ми тепер можемо взяти спектр головної галактики та легко визначити відстань, а в майбутньому ми також зможемо використовувати JWST для захоплення інфрачервоного післясвітіння та вивчення їх хімічного складу. За допомогою ngVLA ми зможемо безпрецедентно детально досліджувати геометричну структуру післясвічень і палива, що утворює зірки, знайденого в їхньому середовищі. Я в захваті від цих майбутніх відкриттів у нашій галузі».
Довідка з журналу:
- Танмой Ласкар, Алісія Руко Ескоріал. Перше коротке GRB міліметрове післясвітіння: ширококутний струмінь надзвичайно енергійного SGRB 211106A. Листи астрофізичних журналів. arXiv: 2205.03419v2
