Este posibil să fi observat prima erupție magnetar în afara galaxiei noastre

Magnetarii: cum funcționează? —

Nu toate exploziile de raze gamma provin din supernove.

Razele gamma sunt o categorie largă de fotoni de înaltă energie, incluzând tot ce are mai multă energie decât o rază X. Deși sunt adesea create de procese precum dezintegrarea radioactivă, puține evenimente astronomice le produc în cantități suficiente pentru a putea fi detectate atunci când radiația provine dintr-o altă galaxie.

Acestea fiind spuse, lista este mai mare decât una, ceea ce înseamnă că detectarea razelor gamma nu înseamnă că știm ce eveniment le-a produs. La energii mai mici, ele pot fi produse în zonele din jurul găurilor negre și de către stele neutronice. Supernovele pot produce, de asemenea, o explozie bruscă de raze gamma, la fel ca fuziunea unor obiecte compacte precum stelele neutronice.

Și apoi sunt magnetare. Acestea sunt stele neutronice care, cel puțin temporar, au câmpuri magnetice extreme– peste 10¹² de ori mai puternic decât câmpul magnetic al Soarelui. Magnetarii pot experimenta erupții și chiar erupții gigantice în care trimit cantități mari de energie, inclusiv raze gamma. Acestea pot fi greu de distins de exploziile de raze gamma generate de fuziunea obiectelor compacte, astfel încât singurele explozii de gigant magnetar confirmate s-au petrecut în propria noastră galaxie sau în sateliții săi. Până acum, se pare.

Ce a fost asta?

Explozia în cauză a fost observată de către ESA Observator integral de raze gamma, printre altele, în noiembrie 2023. GRB 231115A a fost scurt, durand doar aproximativ 50 de milisecunde la anumite lungimi de undă. În timp ce exploziile de raze gamma mai lungi pot fi produse prin formarea găurilor negre în timpul supernovelor, această explozie scurtă este similară cu cele așteptate să fie văzute atunci când stelele neutronice se îmbină.

Datele direcționale de la Integral au plasat GRB 231115A chiar deasupra unei galaxii din apropiere, M82, care este cunoscută și sub numele de Galaxia Cigar. M82 este ceea ce se numește o galaxie starburst, ceea ce înseamnă că formează stele într-un clip rapid, explozia probabil să fi fost declanșată de interacțiunile cu vecinii săi. În general, galaxia formează stele cu o rată de peste 10 ori mai mare decât cea a Calei Lactee. Asta înseamnă o mulțime de supernove, dar înseamnă și o populație mare de stele neutronice tinere, dintre care unele vor forma magnetare.

Acest lucru nu exclude posibilitatea ca M82 să fi stat în fața unei explozii de raze gamma de la un eveniment îndepărtat. Cu toate acestea, cercetătorii folosesc două metode diferite pentru a arăta că acest lucru este destul de improbabil, ceea ce face ca ceva să se întâmple în interiorul galaxiei ca fiind cea mai probabilă sursă a razelor gamma.

Ar putea fi totuși o explozie de raze gamma care are loc în M82, cu excepția că energia totală estimată a exploziei este mult mai mică decât ne-am aștepta de la acele evenimente. O supernovă ar trebui detectată și la alte lungimi de undă, dar nu a existat niciun semn de una (și, de obicei, produc explozii mai lungi). O sursă alternativă, fuziunea a două obiecte compacte, cum ar fi stelele neutronice, ar fi fost detectabilă folosind observatoarele noastre de unde gravitaționale, dar niciun semnal nu era evident în acest moment. De asemenea, aceste evenimente lasă în urmă surse de raze X, dar nu sunt vizibile surse noi în M82.

Deci, arată ca o erupție gigant magnetar, iar explicațiile potențiale pentru o scurtă explozie de radiații gamma nu funcționează cu adevărat pentru GRB 231115A.

Caut mai mult

Mecanismul exact prin care magnetarii produc raze gamma nu este în întregime stabilit. Se crede că implică rearanjarea scoarței stelei neutronice, forțată de forțele intense generate de câmpul magnetic uluitor de intens. Se crede că erupțiile gigantice necesită intensități ale câmpului magnetic de cel puțin 10¹⁵ gauss; Câmpul magnetic al Pământului este mai mic de un gauss.

Presupunând că evenimentul a trimis radiații în toate direcțiile, mai degrabă decât să o direcționeze către Pământ, cercetătorii estimează că energia totală eliberată a fost de 10.⁴⁵ ergi, care se traduce cu aproximativ 10²² megatone de TNT. Deci, deși este mai puțin energetic decât fuziunile stelelor neutronice, este totuși un eveniment impresionant de energic.

Pentru a le înțelege mai bine, totuși, probabil că avem nevoie de mai mult decât cele trei instanțe din vecinătatea noastră imediată care sunt în mod evident asociate cu magnetare. Așadar, posibilitatea de a identifica în mod constant când se întâmplă aceste evenimente în galaxii mai îndepărtate ar fi un mare câștig pentru astronomi. Rezultatele ne-ar putea ajuta să dezvoltăm un șablon pentru a distinge atunci când privim o erupție gigantică în loc de surse alternative de raze gamma.

Cercetătorii observă, de asemenea, că aceasta este a doua erupție gigantică candidată asociată cu M82 și, așa cum s-a menționat mai sus, este de așteptat ca galaxiile cu explozie stelare să fie relativ bogate în magnetare. Concentrarea căutărilor asupra ei și a galaxiilor similare ar putea fi ceea ce avem nevoie pentru a crește frecvența observațiilor noastre.

Natura, 2024. DOI: 10.1038/s41586-024-07285-4 (Despre DOI).