Килоновата GRB 200522A е довела до образуването на магнетар

0
833
Артистична илюстрация на магнетар. Източник: NASA/ESA/D. Player (STScI)

Най-големият взрив на килонова, наблюдаван някога, който наскоро беше засечен от космическия телескоп Hubble (HST), най-вероятно е оставил динамичен магнетар след себе си.

На 22 май 2020 г. светлината от титаничен взрив дълбоко в космоса достигна Земята. Доловеното от астрономи излъчване говори за сблъсъка на двойка неутронни звезди, който е довел до експлозия на килоновата GRB 200522A (килонова – астрономическо събитие, при което две неутронни звезди или неутронна звезда и черна дупка се сливат). Това събитие, което отделя повече енергия за половин секунда, отколкото нашето Слънце ще произведе за 10 милиарда години, най-вероятно е формирал рядък обект – магнетар (вид неутронна звезда с изключително мощно магнитно поле).

Когато астрономите изследваха сигнала, те доловиха доказателства за формирането на магнетар – свръхплътна неутронна звезда с размерите на град и изключително мощно магнитно поле.

На тази илюстрация се сравнява размерът на неутронна звезда с този на остров Манхатън в Ню Йорк, който е с дължина около 20 километра. Неутронната звезда е най-плътният обект, който астрономите могат директно да наблюдават. Тя представлява ядрото, останало след като масивна звезда експлодира в свръхнова. Източник: NASA’s Goddard Space Flight Center

Първото наблюдение на сблъсък на неутронни звезди, е направено чрез анализ на излъчване в оптичните дължини вълната на светлината, както и в инфрачервените, радио и рентгеновите честоти. Събитието е на разстояние 7,6 милиарда светлинни години от Земята и за пръв път е забелязано под формата на силно излъчване на къси гама-лъчи. Тези излъчвания продължават по-малко от две секунди (смята се, че по-дългите гама излъчвания са резултат от колапса на ядрото на свръхмасивна звезда).

Черна дупка или магнетар

Гама-лъчите имат най-високата честота от всички известни форми на електромагнитно излъчване. Наблюдаваният сигнал обаче е засечен във всички дължини на електромагнития спектър. Обикновено астрономите очакват сблъсъкът на двойка неутронни звезди да доведе до почти моменталния им колапс в черна дупка. Това предположение обаче не е потвърдено от наблюденията на GRB 200522A.

„Нашето проучване показва, че е възможно при това кратко излъчване на гама-лъчи тежкият обект да е оцелял. Вместо да се срути в черна дупка, килоновата се е превърнала в магнетар – бързо въртяща се неутронна звезда с мощно магнитно поле, която излъчва енергия в заобикалящата я среда. По този начин магнетарът създава изключително яркото сияние, което долавляме”, сподели Уен-Фай Фонг, астрофизик от Северозападния университет в Илинойс, САЩ.

Това изображение показва блясъка на килоновата GRB 200522A, причинен от сливането на две неутронни звезди. Източник: NASA/ESA/W. Fong, Northwestern University/T. Laskar, University of Bath

Смята се, че сблъсъкът на двойка неутронни звезди има две основни фази след експлозията. Последствията, продължаващи няколко дни, са белязани от сблъсъци между вещество, което се отдалечава от мястото на сблъсъка с невероятна скорост, и обвивката от газ, която заобикаля явлението. Това е последвано от блясък, причинен от движещи се частици, които се въртят в пространството около сблъсъка.

1000 пъти по-ярки от свръхнова

Килоновите могат да бъдат 1000 пъти по-ярки от типичния взрив на свръхнова. Само едно такова потвърдено събитие – през 2017 г., е документирано преди последните наблюдения.

Тази илюстрация показва етапите на образуване на килонова, чиято яркост достига до 10 000 пъти повече от тази на класическа нова: (1) две неутронни звезди се завъртат все по-близо една до друга; (2) те се сблъскват и сливат, предизвиквайки експлозия, която освобождава повече енергия за половин секунда, отколкото Слънцето ще произведе през целия си живот; (3) сливането образува още по-масивна неутронна звезда, наречена магнетар, която има изключително мощно магнитно поле; (4) магнетарът отделя енергия в изхвърляното вещество, карайки го да свети неочаквано ярко в инфрачервени дължини на вълната. Източник: NASA/ESA/D. Player, STScI

Установено е обаче, че излъчването от килоновата GRB 200522A е 10 пъти по-силно от очакваното, особено при наблюдение в инфрачервени дължини на вълната. „Тези наблюдения не отговарят на традиционните представи за излъчвания на гама-лъчи. Като се има предвид това, което знаем за радио и рентгеновите излъчвания от този взрив, нещо просто не съвпада. Близката инфрачервена (NIR) емисия, която откриваме с Hubble, е твърде ярка “, каза Фонг.

Релативистки скорости

Изследователите осъзнаха, че е възможно бързото въртене на неутронните звезди – хиляда пъти в секунда – да е довело до изхвърляне на повече вещество при експлозията. Такъв процес би могъл да доведе до освобождаване на огромни количества електромагнитно излъчване.

„Изглежда, че интензивното излъчване на гама-лъчи се дължи на струи вещество, които се движат със скорости изключително близки до скоростта на светлината (релативистки скорости). Струите не съдържат много голяма маса – може би една милионна част от масата на Слънцето, но тъй като се движат толкова бързо, те освобождават огромно количество енергия във всички дължини на вълната на светлината“, обясняват от NASA.

Смята се, че радиоактивното разпадане на тежки елементи при експлозия на килонова произвежда някои редки елементи, включително злато и уран.

Сблъсъкът, който би трябвало да образува черна дупка, вместо това е довел до формирането на магнетар – свръхмасивна високоенергийна неутронна звезда (видео долу). До момента са открити само около две дузини подобни обекти.

„До момента имаме само една потвърдена и добре анализирана килонова. Затова откритието на друга потенциална килонова е вълнуващо. То ни даде възможност да изследваме разнообразието от килонови и техните остатъчни обекти“, каза Джилиан Растинежад, сътрудник на Фонг.

James Webb

Екипът също така предложи два други възможни процеса, които биха могли да формират великолепния взрив, наблюдаван при GRB 200522A. Една от възможностите е две вълни от бързо движещи се частици да се разбият една в друга, освобождавайки енергия, подобна на тази, излъчена от на магнетар. Възможно е и неизвестни досега процеси на радиоактивен разпад също да са отговорни за наблюдението. Екипът обаче вярва, че това, което се наблюдава, е именно формирането на магнетар.

Ако това събитие е образувало магнетар, астрономите очакват да видят освобождаване на радиовълни от региона през следващите няколко години. Космическият телескоп James Webb (JWST), който се очаква да бъде изстрелян през 2021 г., ще допринесе много за изследване на събития като GRB 200522A.

Изследването е публикувано в The Astrophysical Journal.

5 4 гласа
Оценете статията
Абонирай се
Извести ме за
guest
0 Коментара
Отзиви
Всички коментари