Наблюдение рентгеновского телескопа NASA NuSTAR дают астрономам новые подсказки относительно самой яркой и энергетической вспышки гамма-излучения, которая когда-либо была обнаружена.
Когда 9 октября 2022 года ученые обнаружили гамма-вспышку, известную как GRB 221009A, они назвали ее самой яркой за все времена или BOAT (brightest of all time). Большинство вспышек гамма-излучения происходит, когда ядро звезды, массивнее нашего Солнца, разрушается, превращаясь в черную дыру. Эти события регулярно выделяют столько энергии за несколько минут, сколько наше Солнце выделяет за все время своей жизни. Дальнейшие исследования показали, что GRB 221009A был в 70 раз ярче и гораздо энергичнее предыдущего рекордсмена. Хотя ученые еще не понимают, почему, они получили подсказку от обсерватории NASA NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array).
В исследовании, опубликованном 7 июня в журнале Science Advances, ученые использовали наблюдение NuSTAR за событием, чтобы показать, как коллапсированная звезда выбросила струю материала, который имел форму, ранее не наблюдавшуюся среди струй гамма-вспышек, а также другие уникальные характеристики. Вполне возможно, что источником этих отличий является звезда-прародитель, физические свойства которой могут повлиять на характеристики вспышки. Также возможно, что совсем другой механизм запускает самые яркие струи в космос.
«Это событие было гораздо ярче и энергичнее, чем любая вспышка гамма-излучения, которую мы видели раньше, даже близко», — сказал Брендан О’Коннор, ведущий автор нового исследования и астроном из Университета Джорджа Вашингтона в Вашингтоне. «Потом, когда мы проанализировали данные NuSTAR, мы поняли, что у него также есть уникальная реактивная структура. И это было действительно увлекательно, потому что мы не можем изучить звезду, повлекшую это событие; теперь его нет. Но теперь у нас есть некоторые данные, которые дают нам подсказки о том, как он взорвался».
Гамма-лучи - самая энергетическая форма света во Вселенной, но невидимая для человеческого глаза. Все известные гамма-вспышки возникли в галактиках за пределами нашего Млечного Пути, но они достаточно яркие, чтобы их можно было заметить за миллиарды световых лет. Некоторые вспышки начинают мигать и продолжаются менее двух секунд, тогда как так называемые длинные вспышки гамма-излучения обычно излучают гамма-лучи в течение минуты или больше. Эти объекты могут неделями излучать другие длины волн.
GRB 221009A, длинная гамма-вспышка, была настолько яркой, что фактически ослепил большинство гамма-инструментов в космосе. Американские ученые смогли реконструировать это событие с помощью данных гамма-телескопа NASA Fermi, чтобы определить ее фактическую яркость (BOAT также был обнаружен космическими телескопами NASA Hubble и James Webb, а также космическим кораблем агентства Wind, а также космическим кораблем агентства ESA Solar Orbiter).
У GRB 221009A, в отличие от других вспышек, струя имела узкое ядро с более широкими наклонными сторонами. Некоторые из наиболее энергичных струй гамма-излучения показали подобные свойства, но струя из BOAT была уникальной в одном важном аспекте: энергия материала в GRB 221009A также изменялась, т.е. вместо того, чтобы весь материал в струе имел одинаковую энергию (как один шар, выстреливаемый из пистолета). Это никогда раньше не наблюдалось в длинной струе вспышки гамма-излучения.
Астрономы могут видеть свет от струй гамма-излучения, но расстояние означает, что они не могут напрямую разделить изображение струй. Исследователи должны интерпретировать свет от этих событий, чтобы узнать о физических характеристиках удаленных объектов. Это похоже на то, что смотреть на следы на снегу и делать выводы о физических чертах человека, который их покинул.
Во многих случаях может быть больше одного возможного объяснения света от космического события. Более одного рентгеновского телескопа наблюдал за GRB 221009A, включая обсерваторию имени Нила Герельса Свифта NASA и Neutron star Interior Composition Explorer (NICER), а также телескопом ESA XMM-Newton. Данные NuSTAR помогли сузить эти возможности. Это показывает, что когда струя летела в космос, она столкнулась с межзвездной средой или разреженным морем атомов и частиц, заполняющим пространство между звездами. Это столкновение создало рентгеновское излучение – частицы света чуть меньшей энергии, чем гамма-лучи.
«В космосе работает несколько рентгеновских телескопов, каждый из которых имеет разную мощность, что может помочь астрономам лучше понять эти космические объекты», — сказал Даниэль Стерн, научный сотрудник проекта NuSTAR из Лаборатории реактивного движения НАСА в Южной Калифорнии.
