Astronomowie wykryli najkrótszy rozbłysk gamma, napędzany przez supernową

Astronomowie wykryli najkrótszy rozbłysk gamma (GRB) spowodowany wewnętrzną eksplozją masywnej gwiazdy. Korzystając z programu Gemini International Observatory, programu NSF NOIRLab, astronomowie zidentyfikowali przyczynę 0,6-sekundowej fali promieniowania gamma jako wybuch supernowej w odległej galaktyce. GRB wywołane przez supernowe są zwykle ponad dwa razy dłuższe, co sugeruje, że niektóre z krótkich GRB mogą w rzeczywistości być w przebraniu GRB wytwarzającymi supernowe.

Rozbłyski promieniowania gamma (GRB) należą do najjaśniejszych i najbardziej energetycznych zdarzeń we wszechświecie, ale naukowcy wciąż zastanawiają się, co dokładnie powoduje te przejściowe zdarzenia. Astronomowie dzielą GRB na dwie szerokie kategorie w oparciu o czas ich trwania. Krótkie GRB ożywają w czasie krótszym niż dwie sekundy i uważa się, że są one spowodowane scalaniem się podwójnych gwiazd neutronowych. Te, które trwają najdłużej, są klasyfikowane jako długie GRB i są kojarzone z wybuchami supernowych spowodowanymi implozją masywnych gwiazd. Jednak niedawne odkrycie najkrótszego GRB wytworzonego podczas supernowej pokazuje, że GRB nie pasują do pudełek, które stworzyli dla nich astronomowie.

„To odkrycie reprezentuje najkrótszą emisję promieniowania gamma z supernowej podczas kolapsu masywnej gwiazdy” – powiedział Thomas Ahomada, który kierował badaniami i posiada tytuł doktora. Kandydat na University of Maryland i astronom w NASA Goddard Space Flight Center. „To trwało tylko 0,6 sekundy i znajduje się na granicy między udanym a nieudanym rozbłyskiem gamma”.

Zespół uważa, że ​​ten i kilka innych typów GRB związanych z supernowymi wydaje się krótki, ponieważ dżety gamma, które emanują z biegunów zapadającej się gwiazdy, nie są wystarczająco silne, aby całkowicie uciec z gwiazdy – prawie nie wytwarzają GRB – i że inne zapadnięte gwiazdy mają tak słabe dżety, że w ogóle nie wytwarzają GRB.

To odkrycie może również pomóc wyjaśnić tajemnicę astronomiczną. Długie GRB są związane z określonym typem supernowej (nazywanym typem Ic-BL). Jednak astronomowie obserwują więcej takich supernowych niż długich. To odkrycie najkrótszego GRB związanego z supernową wskazuje, że niektóre GRB wywołane przez supernową maskują się jako krótkie GRB, które, jak się uważa, są spowodowane łączeniem się gwiazd neutronowych, a zatem nie są uważane za supernowe.

„Nasze odkrycie wskazuje, że ponieważ obserwujemy wiele z tych supernowych niż długie rozbłyski gamma, większość zapadających się gwiazd nie wytwarza dżetu GRB, który penetruje egzosferę zapadającej się gwiazdy” – wyjaśnia Ahumada. „Uważamy, że to wydarzenie było skuteczną porażką, wydarzeniem, które w ogóle było bliskie realizacji”.

Zespół był w stanie ustalić, że GRB – zidentyfikowany jako GRB 200826A – powstał w wyniku wybuchu supernowej dzięki możliwościom obrazowania spektrografu wieloobiektowego Gemini w Gemini North na Hawajach. Naukowcy wykorzystali Gemini North do uzyskania zdjęć galaktyki macierzystej GRB 28, 45 i 80 dni po pierwszym wykryciu GRB 26 sierpnia 2020 r. przez sieć obserwatoriów, w tym Kosmiczny Teleskop Fermi Gamma-ray. Obserwacje Gemini pozwoliły zespołowi dostrzec skok energii, który wskazywałby na supernową, pomimo lokalizacji eksplozji w galaktyce oddalonej o 6,6 miliarda lat świetlnych.

„To było skomplikowane przedsięwzięcie, ponieważ musieliśmy oddzielić światło już słabej galaktyki od światła supernowej” – powiedział Ahumada. Gemini jest jedynym, który stoi na Ziemi teleskop Może robić notatki uzupełniające, takie jak ten, z harmonogramem, który jest wystarczająco elastyczny, abyśmy mogli zmieścić się w naszych notatkach”.

Wynik ten pokazuje, że klasyfikacja GRB wyłącznie na podstawie czasu ich trwania może nie być najlepszym podejściem i że potrzebne są dodatkowe obserwacje, aby określić przyczynę GRB.

„Początkowo szukaliśmy łączących się gwiazd neutronowych, które, jak się uważa, wytwarzają krótkie rozbłyski promieniowania gamma” – dodał Ahumada. „Kiedy odkryliśmy GRB 200826A, zdaliśmy sobie sprawę, że ta eksplozja była najprawdopodobniej spowodowana zapadnięciem się gwiazdy supernowej, co było niespodzianką”.

„Obserwatoria Gemini nadal rzucają nowe światło na naturę tych niesamowitych eksplozji zachodzących w odległym wszechświecie” – powiedział Martin Steele, dyrektor programu Gemini w NSF. „Dedykowane urządzenia, które pojawią się w użyciu w ciągu następnej dekady, utrzymają wiodącą pozycję Gemini w śledzeniu tych niesamowitych kosmicznych wydarzeń”.

więcej informacji:
Wykrycie i potwierdzenie najkrótszego rozbłysku gamma z kolapsu, arXiv: 2105.05067 [astro-ph] arxiv.org/abs/2105.05067

Prezentowane przez NOIRLab