Astronomii găsesc primele spectre de emisie în cel mai strălucitor GRB din toate timpurile

Oamenii de știință s-au agitat de când mai multe detectoare spațiale au detectat o explozie puternică de raze gamma (GRB) în octombrie 2022 – o explozie atât de energică încât astronomii a poreclit-o BARCA (Cea mai strălucitoare din toate timpurile). Acum, o echipă internațională de astronomi a analizat un vârf de energie neobișnuit detectat de telescopul spațial cu raze gamma Fermi de la NASA și a concluzionat că este vorba despre un spectru de emisie, potrivit unui hârtie nouă publicat în revista Science. Potrivit autorilor, este prima linie de emisie de mare încredere văzută vreodată în 50 de ani de studiu GRB.

La fel de raportate anterior, exploziile de raze gamma sunt explozii de energie extrem de mare în galaxii îndepărtate, care durează între simple milisecunde și câteva ore. Există două clase de explozii de raze gamma. Cele mai multe (70 la sută) sunt explozii lungi care durează mai mult de două secunde, adesea cu o strălucire strălucitoare. Acestea sunt de obicei legate de galaxii cu formare rapidă de stele. Astronomii cred că exploziile lungi sunt legate de moartea stelelor masive care se prăbușesc pentru a forma o stea neutronică sau o gaură neagră (sau, alternativ, o nouă formare). magnetar). Bebeluşul gaură neagră ar produce jeturi de particule foarte energetice care se mişcă aproape de viteza luminii, suficient de puternice pentru a străpunge rămăşiţele stelei progenitoare, emiţând raze X şi raze gamma.

Acele explozii de raze gamma care durează mai puțin de două secunde (aproximativ 30 la sută) sunt considerate explozii scurte, emitând de obicei din regiuni cu foarte puțină formare de stele. Astronomii cred că aceste explozii de raze gamma sunt rezultatul fuziunilor dintre două stele neutronice sau o stea neutronică care fuzionează cu o gaură neagră, care cuprinde o „kilonova”. Acea ipoteză a fost confirmat în 2017 atunci când colaborarea LIGO a preluat semnalul undelor gravitaționale a două stele neutronice care se contopeau, însoțite de puternicele explozii de raze gamma asociate cu o kilonova.

Mai multe hârtii au fost publicate raportarea anul trecut asupra rezultatelor analitice ale tuturor datelor observaționale. Acele descoperiri au confirmat că GRB 221009A era într-adevăr BARCA, părând deosebit de strălucitoare, deoarece jetul său îngust îndrepta direct spre Pământ. Dar diferitele analize au dat și câteva rezultate surprinzătoare care i-au nedumerit pe astronomi. Cel mai important, o supernova ar fi trebuit să apară la câteva săptămâni după izbucnirea inițială, dar astronomii nu au detectat una, poate pentru că era foarte slabă, iar norii groși de praf din acea parte a cerului diminuau orice lumină care venea.

La începutul acestui an, astronomii au confirmat că BOAT a provenit dintr-o supernovă, datorită semnăturilor revelatoare ale elementelor cheie precum calciul și oxigenul pe care s-ar aștepta să le găsești cu o supernovă. Cu toate acestea, ei nu au găsit dovezi ale elementelor grele așteptate, cum ar fi platina și aurul, care se referă la problema de lungă durată a originii unor astfel de elemente în univers. BARCA ar putea fi specială în acest sens; alte date ne vor spune mai multe.

„Mi-a dat pielea de găină”

Linia de emisie spectrală recent detectată a fost probabil cauzată de ciocnirea materiei și a antimateriei, conform autorilor, producând o pereche de raze gamma care sunt deplasate în albastru către energii mai mari, deoarece ne uităm în jet. Este important să existe o emisie spectrală asociată cu un GRB, deoarece poate face lumină asupra substanțelor chimice specifice implicate în interacțiuni. Au existat studii anterioare care au raportat posibile dovezi pentru liniile de absorbție sau de emisie în alte GRB-uri, dar de obicei s-au dovedit a fi probabil zgomot statistic.

Nu este cazul acestei ultime detectări, potrivit coautorului Om Sharan Salafia de la Observatorul INAF-Brera din Milano, Italia, care a adăugat că șansele ca aceasta să se dovedească a fi o fluctuație statistică „sunt mai puțin de o șansă la jumătate de miliard”. Colega și coautorul său la INAF, Maria Edvige Ravasio, a spus că când a văzut prima dată semnalul, „mi-a dat pielea de găină”.

De ce le-a luat astronomilor atât de mult timp să o detecteze? Când BOAT a erupt pentru prima dată în 2022, a saturat majoritatea detectorilor de raze gamma din spațiu, inclusiv telescopul spațial Fermi, făcându-i incapabili să măsoare cea mai intensă parte a acelei explozii. Linia de emisie nu a apărut decât la cinci minute bune după explozie, când s-a diminuat suficient pentru ca Fermi să facă o măsurătoare. Emisia spectrală a durat aproximativ 40 de secunde și a atins o energie de vârf de aproximativ 12 MeV, în comparație cu 2 sau 3 MeB pentru lumina vizibilă, conform autorilor.

Science, 2024. DOI: 10.1126/science.adj3638 (Despre DOI).