Гамма-всплески являются одними из самых сильных и энергичных событий во Вселенной. Ранее считалось, что все они сопровождаются ярчайшими взрывами, однако, новое исследование, основанное на данных космической рентгеновской обсерватории NASA «Chandra», спутника NASA «Swift» и других телескопов, позволяет предположить, что ученые могут пропустить большинство этих мощных космических вспышек.
Астрономы считают, что некоторые гамма-всплески являются продуктом столкновения и слияния нейтронных звезд или нейтронной звезды и черной дыры. Новое исследование предлагает наиболее убедительные доказательства, что на сегодняшний день такие столкновения будут генерировать очень узкую струю гамма-лучей. Если эта струя не будет направлена в сторону Земли, то гамма-всплеск произведенный столкновением не будет обнаружен.
Слияние двух нейтронных звезд или нейтронной звезды и черной дыры, как ожидается, будет сильным источником гравитационных волн, которые могли бы быть обнаружены, если струя направлена в сторону Земли. Таким образом, исследование имеет важное значение для ряда событий, которые сможет уловить LIGO или другие обсерваторий.
3 сентября 2014 года «Swift» захватил гамма-всплеск, названный GRB 140903A. Ученые использовали телескопы обсерватории «Gemini» на Гавайях для оптических наблюдений события и определили, что GRB 140903A находился в галактике, расположенной на расстоянии 3,9 миллиардов световых лет от Земли.
Последствия столкновения нейтронной звезды с черной дырой или массивной нейтронной звездой. Credit: NASA
На иллюстрации показаны последствия слияния нейтронной звезды. В центре находится компактный объект – либо черная дыра, либо массивная нейтронная звезда. Красным отображен диск материала, оставшегося от столкновения и содержащий вещество, падающее в сторону центрального объекта. Желтым выделена струя гамма-всплеска. Оранжевым – ветер частиц, вырывающийся из диска, а синим – облако вещества, которое было выброшено из центрального компактного объекта и расширяется на очень высоких скоростях (около одной десятой скорости света). На вставке показаны снимки GRB 140903A в оптическом диапазоне и рентгеновском излучении. Яркая звезда на правой врезке не имеет никакого отношения к гамма-всплеску.
Гамма-всплеск длился менее двух секунд. Это поставило его в категорию «короткого гамма-всплеска». В результате слияния, как считают астрономы, могла образоваться либо черная дыра, либо нейтронная звезда с сильным магнитным полем.
Примерно через три недели после фиксации GRB 140903A спутником «Swift», ученые наблюдали последствия гамма-всплеска в рентгеновских лучах с помощью «Chandra». То, как излучение от гамма-всплеска уменьшается с течением времени, дает важную информацию о свойствах струи.
Несколько улик доказывают связь этого всплеска со слиянием двух нейтронных звезд или нейтронной звезды с черной дырой. К ним относятся свойства гамма-излучения, большой возраст звезд и низкая скорость формирования новых звезд в хозяйке GRB 140903A, а также отсутствие в ней яркой сверхновой. В предыдущих случаях убедительных доказательств этой связи найдено не было.
Исследование показало, что такие слияния могут производить элементы тяжелее железа, например золото. Таким образом, частота этих событий имеет важное значение в оценке общего количества тяжелых элементов, производимых подобными слияниями, и в сравнении его с наблюдаемым в нашей Галактике.
