Мы только что увидели "исключительный" космический взрыв, происходящий раз в тысячелетие

Рекордный гамма-всплеск, обнаруженный в октябре 2022 года, теперь описывается как событие, происходящее один раз в тысячу лет.

Он называется GRB 221009A, и с энергией до 18 тераэлектронвольт, заключенной в его световом излучении, он считается самым мощным гамма-всплеском в истории.

Мы ждали возможности узнать больше об этом невероятном взрыве, и теперь аналитические материалы начали поступать на сервер препринтов arXiv, а трио статей было представлено в журнале The Astrophysical Journal Letters.

Согласно результатам анализа, этот исключительный всплеск света нарушает правила: кривая его послесвечения не соответствует теоретическим описаниям того, как это должно происходить, что говорит о том, что в GRB 221009A есть что-то интересное и уникальное.

Напомним, что гамма-всплески - это самые сильные взрывы во Вселенной, извергающие огонь и ярость настолько мощные, что выделяют больше энергии, чем Солнце выделит за 10 миллиардов лет. Всплески электромагнитного излучения вызваны катаклизмическими событиями: взрывами сверхновых или гиперновых звезд в конце их жизненного цикла или столкновениями бинарных систем с участием хотя бы одной нейтронной звезды.

GRB 221009A был впервые обнаружен 9 октября 2022 года и первоначально считался менее мощной вспышкой рентгеновского излучения от относительно близкого источника. Однако последующие наблюдения показали, что вспышка света произошла гораздо дальше, чем предполагалось вначале - на расстоянии 2,4 миллиарда световых лет (что по-прежнему делает ее одним из самых близких гамма-всплесков из когда-либо обнаруженных), а это означает, что она также была гораздо мощнее, чем считалось вначале.

В течение 73 дней после первоначального открытия астрономы с нетерпением наблюдали за ним, отслеживая эволюцию его кривой блеска - форму, которую интенсивность света принимает на графике с течением времени. Примерно через 70 дней наблюдение пришлось прекратить, так как послесвечение переместилось за Солнце, но примерно сейчас оно должно появиться вновь.

Отголоски света от гамма-всплеска, возникающие в результате прохождения света через толщу пыли, когда он движется к нам, создавая эффект "расширяющегося кольца". (Уильямс и др., arXiv, 2023)

В статье, написанной под руководством Майи Уильямс (Maia Williams) из Университета штата Пенсильвания, группа астрономов обнаружила, что рентгеновское послесвечение GRB 221009A сразу после вспышки было самым ярким из когда-либо обнаруженных обсерваторией Swift, причем на порядок. При моделировании случайных всплесков только один из 10 000 был таким же мощным, как GRB 221009A.

После учета расстояния яркость GRB 221009A соответствовала другим гамма-всплескам в каталоге Swift. Другие просто кажутся более тусклыми, потому что они находятся дальше. Согласно расчетам команды, именно совокупность характеристик GRB 221009A делает его действительно очень редким.

"По нашим оценкам, - пишут они, - такие энергичные и близкие GRB, как GRB 221009A, происходят с частотой ≲1 раз в 1000 лет, что делает эту поистине замечательную возможность маловероятной для повторения в течение нашей жизни".

Что делает GRB действительно необычным, так это эволюция послесвечения, которая не вписывается в стандартную теорию. Гамма-всплески обычно сопровождаются свечением электронов, движущихся с околосветовыми скоростями. Синхротронное излучение - это результат ударной волны, возникающей при столкновении первоначального взрыва с межзвездной средой.

Считается, что сами гамма-всплески состоят из энергии, сконцентрированной в параллельных лучах, которые образуют высококоллимированные струи. Изучение последующего синхротронного излучения может помочь астрономам определить форму взрыва и струй.

По мнению Уильямс и ее команды, послесвечение указывает на то, что структура струи GRB 221009A либо сложнее, чем ожидалось, либо не является узкоколлимированной. Последний сценарий, по их словам, будет иметь глубокие последствия для энергетического бюджета события.

В другой работе под руководством Танмоя Ласкара (Tanmoy Laskar) из Университета Юты группа астрономов предполагает, что необычное послесвечение может означать наличие дополнительного источника синхротронного излучения в послесвечении гамма-всплеска, но последствия могут быть и более серьезными. Проблема, по их мнению, может заключаться в том, что теория синхротронного послесвечения в корне неверна.

В третьей работе под руководством астронома Маниши Шрестха (Manisha Shrestha) из Университета Аризоны говорится, что послесвечение не содержит некоторых особенностей, которые можно было бы ожидать увидеть при взрыве сверхновой. Это, по их мнению, может означать, что большая часть энергетического бюджета GRB 221009A была потрачена на джеты, оставив совсем немного для предположения, что причиной взрыва была взорвавшаяся звезда.

Ожидается, что послесвечение вновь появится из-за Солнца в этом месяце, и, как ожидается, оно все еще будет хорошо видно в наши телескопы в нескольких диапазонах волн. Что бы ни происходило с этим необычным взрывом, астрономы будут упорно работать, чтобы докопаться до его сути.

Все исследовательские работы были представлены в журнале The Astrophysical Journal Letters и доступны на сервере препринтов arXiv. Их можно найти здесь, здесь и здесь.