Разгадана загадка самого мощного гамма-всплеска из всех обнаруженных
В октябре 2022 года ученые по всему миру наблюдали самый яркий из когда-либо зарегистрированных гамма-всплеск GRB 221009A. Недавно международная группа исследователей под руководством Северо-западного университета (США) подтвердила, что явление, ответственное за исторический взрыв, получивший название B.O.A.T. («brightest of all time» — «самый яркий за все время»), — это коллапс и последующий взрыв массивной звезды. Команда обнаружила взрыв, или сверхновую, с помощью космического телескопа им. Джеймса Уэбба. Научная статья вышла в Nature Astronomy.
«Мощный взрыв произошел примерно в 2,4 миллиарда световых лет от Земли, в направлении созвездия Стрелец. Событие произвело фотоны самой высокой энергии из когда-либо зарегистрированных. Такое Земля видит только раз в 10 000 лет. Нам повезло, что мы живем в то время, когда у нас есть технология для обнаружения этих всплесков, происходящих по всей Вселенной», — сказал Питер Бланшар, возглавлявший исследование.
Авторы нового исследования рассматривали GRB на более поздних этапах: примерно через шесть месяцев после первоначального обнаружения гамма-всплеска.
«Вспышка GRB была настолько яркой, что скрывала любые потенциальные признаки сверхновой в первые недели и месяцы после вспышки. В такие моменты так называемое послесвечение гамма-всплеска напоминает фары автомобиля, едущего прямо на вас, не позволяя увидеть саму машину. Поэтому пришлось ждать, пока оно погаснет, чтобы дать возможность рассмотреть сверхновую», — сказал Бланшар.
Спектрограф «Джеймса Уэбба» увидел там кальций и кислород, которые обычно и встречаются в сверхновых. Удивительно, но она не была исключительно яркой.
«У нас есть этот чрезвычайно яркий гамма-всплеск, но обычная сверхновая», — сказал Бланшар.
Основной механизм производства тяжелых элементов, вроде платины или золота, требует высокой концентрации нейтронов. Пока астрофизики подтвердили образование тяжелых элементов в результате такого процесса только при слиянии двух нейтронных звезд в 2017 году. Но во Вселенной слишком много тяжелых элементов и слишком редки слияния нейтронных звезд. Ученые выдвинули гипотезу, что тяжелые элементы также могут образовываться в результате коллапса быстро вращающейся массивной звезды — именно такой, которая породила BOAT.
«Спектр объекта может сказать нам, какие элементы в нем присутствуют. Изучив спектр BOAT, мы не увидели никаких признаков тяжелых элементов, что позволяет предположить, что экстремальные события, такие как GRB 221009A, не являются их источниками. Это не означает, что такая же ситуация со всеми гамма-всплесками, но мы получили важную информацию», — объяснил Бланшар.
Астрофизикам еще предстоит выяснить, как «нормальная» сверхновая и рекордный гамма-всплеск были произведены одной и той же коллапсирующей звездой, но есть гипотеза. Это может быть связано с формой и структурой релятивистских джетов. Когда массивные звезды быстро вращаются, они коллапсируют в черные дыры и выбрасывают струи, которые разлетаются со скоростью, близкой к скорости света. Если эти струи узкие, они дают более сфокусированный и яркий луч света.
«Помимо спектра самого BOAT, мы также получили спектр ее "хозяйской" галактики. Он демонстрирует признаки интенсивного звездообразования, намекая на то, что среда рождения исходной звезды может быть необычной», — сказал Бланшар.
Галактика также имеет самую низкую металличность (содержит очень мало элементов тяжелее водорода и гелия) из всех, рождавших гамма-всплески. Это еще один уникальный аспект, который может помочь объяснить свойства BOAT.
