O supernova a provocat explozia de raze gamma BOAT, confirmă datele JWST

Încă BARCA –

Dar astronomii sunt nedumeriți de lipsa semnăturilor elementelor grele așteptate.

În octombrie 2022, mai multe detectoare spațiale au detectat o explozie puternică de raze gamma atât de energice încât astronomii a poreclit-o BARCA (Cea mai strălucitoare din toate timpurile). Acum au confirmat că GRB provine dintr-o supernovă, potrivit unei noi lucrări publicate în revista Nature Astronomy. Cu toate acestea, ei nu au găsit dovezi ale unor elemente grele, cum ar fi platina și aurul, la care s-ar putea aștepta de la o explozie de supernovă, care are legătură cu problema de lungă durată a originii unor astfel de elemente în univers.

Așa cum am făcut-o noi 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.

Explozia de raze gamma din octombrie 2022 se încadrează în categoria lungă, cu o durată de peste 300 de secunde. GRB 221009A a declanșat detectoare la bordul NASA Telescopul spațial Fermi cu raze gammacel Observatorul Swift Neil Gehrelsși Nava spațială eoliană, printre altele, la fel cum astronomii cu raze gamma se adunaseră pentru o întâlnire anuală la Johannesburg, Africa de Sud. Semnalul puternic a venit de la constelația Sagitta, călătorind aproximativ 1,9 miliarde de ani pe Pământ.

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. În special, 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.

De aceea, Peter Blanchard de la Universitatea Northwestern și colegii săi coautori au decis să aștepte șase luni înainte de a întreprinde propria lor analiză, bazându-se pe datele colectate în timpul fazei ulterioare a GRB de către spectrograful în infraroșu apropiat al telescopului spațial Webb. Ei au mărit acele date spectrale cu observații de la ALMA (Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array) din Chile, astfel încât să poată separa lumina de supernovă și de luminile GRB. Cea mai semnificativă descoperire a fost semnăturile revelatoare ale elementelor cheie, cum ar fi calciul și oxigenul, pe care ne-am aștepta să le găsim cu o supernova.

Cu toate acestea, supernova nu a fost mai strălucitoare decât alte supernove asociate cu GRB-uri mai puțin energice, ceea ce este derutant. „Te-ai putea aștepta ca aceeași stea care se prăbușește care produce un GRB foarte energetic și strălucitor să producă și o supernovă foarte energică și strălucitoare.” spuse Blanchard. „Dar se pare că nu este cazul. Avem acest GRB extrem de luminos, dar o supernovă normală.” Autorii sugerează că acest lucru ar putea avea ceva de-a face cu forma și structura jetului relativist, care a fost mult mai îngust decât alte jeturi GRB, rezultând un fascicul de lumină mai concentrat și mai strălucitor.

Datele au avut o altă surpriză pentru astronomi. The doar sursa confirmata a elementelor grele din univers până în prezent este fuziunea stelelor neutronice binare. Dar, potrivit lui Blanchard, sunt mult prea puține fuziuni de stele neutroni pentru a explica abundența elementelor grele, așa că trebuie să existe o altă sursă. O sursă suplimentară ipotetică este o stea masivă care se rotește rapid, care se prăbușește și explodează într-o supernova. Din păcate, nu a existat nicio dovadă de elemente grele în datele spectrale JWST referitoare la BOAT.

„Când am confirmat că GRB a fost generat de prăbușirea unei stele masive, asta ne-a oferit oportunitatea de a testa o ipoteză despre modul în care se formează unele dintre cele mai grele elemente din univers.” spuse Blanchard. „Nu am văzut semnături ale acestor elemente grele, sugerând că GRB-urile extrem de energice precum BOAT nu produc aceste elemente. Asta nu înseamnă că toate GRB-urile nu le produc, dar este o informație cheie, deoarece continuăm să înțelegem de unde provin aceste elemente grele. Observațiile ulterioare cu JWST vor determina dacă verii „normali” ai BOAT produc aceste elemente.”

Nature Astronomy, 2024. DOI: 10.1038/s41550-024-02237-4 (Despre DOI).