Открытие исторического гамма-всплеска в сердце древней галактики

Международная группа астрономов обнаружила длительный гамма-всплеск в древней галактике, вероятно, вызванный слиянием двух отдельных нейтронных звезд, что ставит под сомнение традиционное понимание причин таких взрывов. Команда использовала несколько телескопов для анализа вспышки 2019 года, и, хотя были рассмотрены другие возможные причины, они надеются, что будущие наблюдения прояснят происхождение этого явления.

Международная группа астрономов впервые наблюдала длинный гамма-всплеск вблизи центра древней галактики. Это особенное, потому что эти типы гамма-всплесков обычно возникают, когда массивные звезды коллапсируют или нейтронные звезды вращаются друг вокруг друга в течение длительного времени, а в центре древних галактик таких звезд нет. Группа под руководством Эндрю Левана (Университет Радбуда) опубликовала свои выводы в естественная астрономия.

По общему мнению, гамма-всплески продолжительностью не менее нескольких секунд могут происходить только тогда, когда очень тяжелая звезда коллапсирует в сверхновую в конце своей жизни. В 2022 году был обнаружен возможный второй триггер длинных гамма-всплесков, когда две массивные звезды, которые вращались вокруг друг друга всю свою жизнь, в конечном итоге стали нейтронными звездами и столкнулись с килоновыми. Теперь, в 2023 году, похоже, что длинные гамма-всплески могут произойти третьим путем.

«Наши данные указывают на то, что это случай слияния двух отдельных нейтронных звезд. Мы подозреваем, что нейтронные звезды были сдвинуты вместе гравитацией многих окружающих звезд в центре галактики», — говорит ведущий исследователь Эндрю Леван (Университет Радбуда). ).

Группа исследователей изучила последствия гамма-всплеска, обнаруженного обсерваторией Нила Герелса Свифт 19 октября 2019 года. Они сделали это с помощью телескопа Gemini South в Чили, Северного оптического телескопа на Канарских островах в Ла-Пальме и[{» attribute=»»>Hubble Space Telescope.

Their observations show that the burst was caused near the center of an ancient galaxy. This immediately provides two arguments pointing to the merging of two sources.

The first argument is that there are almost no heavy stars in ancient galaxies that could collapse into supernovae, because heavy stars typically occur in young galaxies. In addition, supernovae emit bright optical light, which was not observed in this case.

A second argument is that the center of galaxies are busy places. There are hundreds of thousands of normal stars, white dwarfs, neutron stars, black holes, and dust clouds all orbiting a supermassive black hole. Altogether, this represents over 10 million stars and objects crammed into a space of a few light-years across. “That is an area comparable to the distance between our sun and the next star,” Levan explains. “So the probability of a collision in the center of a galaxy is much higher than, say, at the outskirts, where we are.”

The researchers are still leaving room for alternative explanations. The prolonged gamma-ray burst could also result from the collision of compact objects other than neutron stars, for example, black holes or white dwarfs. In the future, the researchers hope to be able to observe long gamma-ray bursts at the same time as gravitational waves. This would help them to make more definitive statements about the origin of the radiation.

For more on this discovery:

Reference: “A long-duration gamma-ray burst of dynamical origin from the nucleus of an ancient galaxy” by Andrew J. Levan, Daniele B. Malesani, Benjamin P. Gompertz, Anya E. Nugent, Matt Nicholl, Samantha R. Oates, Daniel A. Perley, Jillian Rastinejad, Brian D. Metzger, Steve Schulze, Elizabeth R. Stanway, Anne Inkenhaag, Tayyaba Zafar, J. Feliciano Agüí Fernández, Ashley A. Chrimes, Kornpob Bhirombhakdi, Antonio de Ugarte Postigo, Wen-fai Fong, Andrew S. Fruchter, Giacomo Fragione, Johan P. U. Fynbo, Nicola Gaspari, Kasper E. Heintz, Jens Hjorth, Pall Jakobsson, Peter G. Jonker, Gavin P. Lamb, Ilya Mandel, Soheb Mandhai, Maria E. Ravasio, Jesper Sollerman and Nial R. Tanvir, 22 June 2023, Nature Astronomy.
DOI: 10.1038/s41550-023-01998-8