Уникальный гамма-всплеск бросает вызов современным теориям образования

Длительный гамма-всплеск, наблюдавшийся в 2021 году, заставил ученых создать новую модель образования.

Международная группа астрофизиков сообщила об открытии уникального космического гамма-всплеска (GRB), который бросает вызов современным теориям о том, как образуются мощные космические взрывы. Этот необычный всплеск привел к предложению нового источника или модели для определенных типов гамма-всплесков.

изучение, ‘Долгопериодический гамма-всплеск странного происхождения,» в журнале природа.

Что такое гамма-всплеск и как он образуется?

Гамма-всплески — это яркие, сильные взрывы, указывающие на гибель звезд или столкновение остатков звезд. Как правило, наблюдаемые гамма-всплески можно разделить на две категории: кратковременные и длительные.

Длинные гамма-всплески вызваны гибелью массивных звезд и обычно связаны с яркими оптическими транзиентами, называемыми сверхновыми. Короткие всплески гамма-лучей Они возникают в результате столкновения двух нейтронных звезд. Или нейтронная звезда и черная дыра, с длительностью менее 2 секунд. Эти гамма-всплески связаны со слабыми световыми фазами, известными как килоновые.

В течение многих лет гамма-всплески могли удобно вписываться в эти категории. Однако это должно измениться с открытием уникального гамма-всплеска.

Обнаружение уникального гамма-всплеска

11 декабря 2021 года в результате гамма-всплеска в космос были отправлены несколько детекторов гамма-излучения, в том числе гамма-телескоп Ферми НАСА и обсерватория Нила Герелса Свифта. Всплеск, который длится около 70 секунд, обычно рассматривается как длинный естественный гамма-всплеск. Однако с участием нескольких команд из США и Европы было заключено неожиданное подписание.

«Всплеск состоит из двух частей: резкий всплеск продолжительностью 13 секунд и продолжительное, более мягкое излучение продолжительностью 55 секунд», — сказал выпускник UNLV и автор исследования Бин-Бин Чжан, который в настоящее время работает в Нанкинском университете в Китае. «Продолжительность 13-секундного резкого всплеска должна была полностью исключить этот короткий всплеск GRB».

Вместо того, чтобы показать предсказуемо более яркую сверхновую, наблюдение соответствовало килоновой, которая обычно ассоциируется с коротким гамма-всплеском.

«Этот странный тип GRB был первым в своем роде», — сказал профессор астрофизики UNLV Пэн Чжан, соавтор статьи. «Это открытие не только бросило вызов нашему пониманию происхождения гамма-всплесков, но также потребовало от нас рассмотреть новую модель того, как формируются некоторые гамма-всплески».

Разработать новую модель формирования

Исследователи полагают, что уникальный гамма-всплеск, известный как GRB 211211A, вероятно, образовался в результате столкновения нейтронной звезды и белого карлика — слияния WD-NS.

Белые карлики — это объекты размером с Землю, которые образуются в результате гибели маломассивных звезд — тех, которые менее одной восьмой массы нашего Солнца. Нейтронные звезды образуются, когда умирают самые массивные звезды массой от восьми до двадцати солнц. Черные дыры образуются, когда умирают более крупные звезды.

Массивные звезды с низкой плотностью производят длиннопериодические гамма-всплески, а звезды с высокой плотностью, включая нейтронные звезды, производят короткопериодические гамма-всплески. По словам Чжана, белые карлики имеют промежуточную плотность, что делает их идеальным источником гамма-всплесков, обнаруженных в 2021 году. Это связано с тем, что они демонстрируют большую продолжительность без участия массивной звезды.

«Несмотря на относительно большое количество GRB, наблюдаемых каждый год, уникальная подпись GRB 211211A раздвинула границы наших существующих систем классификации и потребовала нового мышления», — сказал Чжан. «После тщательного рассмотрения единственным логическим сценарием слияния был белый карлик и нейтронная звезда».

Исследователи разработали подробную модель для объяснения странной сигнатуры килоновой, наблюдаемой GRB 211211A. Затем ИИ обнаружил, что если слияние WD-NS оставило после себя быстро вращающуюся нейтронную звезду, известную как магнетар, то инжекция энергии от магнетара в сочетании с энергией ядерной реакции от материала, выброшенного во время взрыва, может объяснить наблюдаемая килоновая эмиссия газа GRB 211211A.