Самые сильные вспышки света во Вселенной

Художественная иллюстрация гамма-всплеска. 

Исследователи давно изучали эти яркие вспышки или «переходные процессы», чтобы получить представление о смерти и загробной жизни звезд, а также об эволюции нашей Вселенной.

Астрономов иногда встречают транзиенты, которые бросают вызов ожиданиям и ставят в тупик теоретиков, которые давно предсказали, как должны выглядеть различные транзиенты. В октябре 2014 года в рамках долгосрочной программы мониторинга южного неба с помощью телескопа Чандра — флагманского рентгеновского телескопа НАСА — был обнаружен один такой загадочный переходный процесс, названный CDF-S XT1: яркий переходный процесс, длящийся несколько тысячных долей секунды. Количество энергии, выделяемой CDF-S XT1 в рентгеновских лучах, было сопоставимо с количеством энергии, излучаемой солнцем за миллиард лет. С момента первоначального открытия астрофизики выдвинули множество гипотез, объясняющих этот переходный процесс; однако ни один из них не был окончательным.

Группа астрофизиков во главе с докторантом OzGrav доктором Нихилом Сариным (Университет Монаша) обнаружила, что наблюдения CDF-S XT1 совпадают с предсказаниями излучения, ожидаемого от высокоскоростного реактивного самолета, движущегося со скоростью, близкой к скорости света. Такие «оттоки» могут возникать только в экстремальных астрофизических условиях, таких как разрушение звезды, когда она разрывается массивной черной дырой, коллапс массивной звезды или столкновение двух нейтронных звезд.

Исследование Сарина и др. Показало, что отток из CDF-S XT1, вероятно, был вызван слиянием двух нейтронных звезд. Это понимание делает CDF-S XT1 похожим на знаменательное открытие 2017 года под названием GW170817 — первое наблюдение гравитационных волн, космической ряби в ткани пространства и времени, хотя CDF-S XT1 находится в 450 раз дальше от Земли. Это огромное расстояние означает, что это слияние произошло очень рано в истории Вселенной; это также может быть одним из самых далеких когда-либо наблюдавшихся слияний нейтронных звезд.

Столкновения нейтронных звезд — это основные места во Вселенной, где создаются тяжелые элементы, такие как золото, серебро и плутоний. Поскольку CDF-S XT1 произошел в самом начале истории Вселенной, это открытие продвигает наше понимание химического состава Земли и элементов.

Недавние наблюдения еще одного переходного процесса AT2020blt в январе 2020 года — в первую очередь с помощью переходной станции Цвикки — озадачили астрономов. Свет этого переходного процесса подобен излучению от высокоскоростных потоков, возникших во время коллапса массивной звезды. Такие оттоки обычно производят гамма-лучи более высокой энергии; однако они отсутствовали в данных — они не наблюдались. Эти гамма-лучи могут отсутствовать только по одной из трех причин: 1) гамма-лучи не производились, 2) гамма-лучи были направлены от Земли, 3) гамма-лучи были слишком слабыми, чтобы их можно было увидеть.

В отдельное исследование под руководством исследователя OzGrav д-ра Сарина, астрофизики из Университета Монаша объединились с исследователями из Алабамы, Луизианы, Портсмута и Лестера, чтобы показать, что AT2020blt, вероятно, действительно производил гамма-лучи, направленные на Землю, они были просто очень слабыми и отсутствовали в наших нынешних условиях. инструменты.

Доктор Сарин говорит: «Вместе с другими подобными кратковременными наблюдениями эта интерпретация означает, что теперь мы начинаем понимать загадочную проблему того, как гамма-лучи образуются при катастрофических взрывах по всей Вселенной».

Класс ярких транзиентов, вместе известных как гамма-всплески, включая CDF-S XT1, AT2020blt и AT2021any, производит достаточно энергии, чтобы затмить целые галактики всего за одну секунду.

«Несмотря на это, точный механизм, который производит высокоэнергетическое излучение, которое мы обнаруживаем с другой стороны Вселенной, неизвестен», — объясняет доктор Сарин. «Эти два исследования исследовали некоторые из самых экстремальных когда-либо обнаруженных гамма-всплесков. Благодаря дальнейшим исследованиям мы, наконец, сможем ответить на вопрос, над которым размышляли десятилетиями: как работают гамма-всплески? »