Спостереження рентгенівського телескопа NASA NuSTAR дають астрономам нові підказки щодо найяскравішого та найенергетичнішого спалаху гамма-випромінювання, який коли-небудь був виявлений.
Коли 9 жовтня 2022 року вчені виявили гамма-спалах, відомий як GRB 221009A, вони назвали його найяскравішим за всі часи або BOAT (brightest of all time). Більшість спалахів гамма-випромінювання відбувається, коли ядро зірки, масивніше нашого Сонця, руйнується, перетворюючись на чорну діру. Ці події регулярно виділяють стільки енергії за кілька хвилин, скільки наше Сонце виділяє за весь час свого життя. Подальші дослідження показали, що GRB 221009A був у 70 разів яскравішим і набагато енергійнішим за попереднього рекордсмена. Хоча вчені ще не розуміють чому, вони отримали підказку від обсерваторії NASA NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array).
У дослідженні, опублікованому 7 червня в журналі Science Advances, вчені використали спостереження NuSTAR за подією, щоб показати, як колапсована зірка викинула струмінь матеріалу, який мав форму, яку раніше не спостерігали серед струменів гамма-спалахів, а також інші унікальні характеристики. Цілком можливо, що джерелом цих відмінностей є зірка-прародитель, фізичні властивості якої можуть вплинути на характеристики спалаху. Також можливо, що зовсім інший механізм запускає найяскравіші струмені в космос.
«Ця подія була набагато яскравішою та енергійнішою, ніж будь-який спалах гамма-випромінювання, який ми бачили раніше, навіть близько», — сказав Брендан О’Коннор, провідний автор нового дослідження та астроном з Університету Джорджа Вашингтона у Вашингтоні. «Потім, коли ми проаналізували дані NuSTAR, ми зрозуміли, що він також має унікальну реактивну структуру. І це було справді захоплююче, тому що ми не можемо вивчити зірку, яка спричинила цю подію; тепер його немає. Але тепер у нас є деякі дані, які дають нам підказки про те, як він вибухнув».
Гамма-промені є найенергетичнішою формою світла у Всесвіті, але невидимою для людського ока. Усі відомі гамма-спалахи виникли в галактиках за межами нашого Чумацького Шляху, але вони достатньо яскраві, щоб їх можна було помітити за мільярди світлових років. Деякі спалахи починають мигати й тривають менше двох секунд, тоді як так звані довгі спалахи гамма-випромінювання зазвичай випромінюють гамма-промені протягом хвилини або більше. Ці об’єкти можуть тижнями випромінювати інші довжини хвиль.
GRB 221009A, довгий гамма-спалах, був настільки яскравим, що фактично засліпив більшість гамма-інструментів у космосі. Американські вчені змогли реконструювати цю подію за допомогою даних гамма-телескопа NASA Fermi, щоб визначити її фактичну яскравість (BOAT також був виявлений космічними телескопами NASA Hubble і James Webb, космічним кораблем агентства Wind, а також апаратом ESA Solar Orbiter).
У GRB 221009A, на відміну від інших спалахів, струмінь мав вузьке ядро з ширшими похилими сторонами. Деякі з найбільш енергійних струменів гамма-випромінювання показали подібні властивості, але струмінь з BOAT був унікальним в одному важливому аспекті: енергія матеріалу в GRB 221009A також змінювалася, тобто замість того, щоб весь матеріал у струмені мав однакову енергію (як одна куля, вистрілена з пістолета), енергія матеріалу змінювалася з відстанню від ядра струменя. Це ніколи раніше не спостерігалося в довгому струмені спалаху гамма-випромінювання.
Астрономи можуть бачити світло від струменів гамма-випромінювання, але відстань означає, що вони не можуть безпосередньо розділити зображення струменів. Дослідники повинні інтерпретувати світло від цих подій, щоб дізнатися про фізичні характеристики віддалених об’єктів. Це схоже на те, що дивитися на сліди на снігу та робити висновок про фізичні риси людини, яка їх залишила.
У багатьох випадках може бути більше ніж одне можливе пояснення світла від космічної події. Більш ніж один рентгенівський телескоп спостерігав за GRB 221009A, включно з обсерваторією імені Ніла Герельса Свіфта NASA та Neutron star Interior Composition Explorer (NICER), а також телескопом ESA XMM-Newton. Дані NuSTAR допомогли звузити ці можливості. Це показує, що коли струмінь летів у космос, він зіткнувся з міжзоряним середовищем або розрідженим морем атомів і частинок, яке заповнює простір між зірками. Це зіткнення створило рентгенівське випромінювання – частинки світла трохи меншої енергії, ніж гамма-промені.
«У космосі працює кілька рентгенівських телескопів, кожен з яких має різну потужність, що може допомогти астрономам краще зрозуміти ці космічні об’єкти», — сказав Даніель Стерн, науковий співробітник проекту NuSTAR з Лабораторії реактивного руху НАСА в Південній Каліфорнії.
