|
Зафиксировали рождение нейтронной звезды
|
|
|
|
Открытие, в котором приняли участие исследователи из Университета Гонконга (HKU), впервые выявило миллисекундные пульсации, скрытые в мощном космическом взрыве, известном как гамма-всплеск (GRB). 7 марта 2023 года в результате сотрудничества между HKU, Нанкинским университетом и Институтом физики высоких энергий Академии наук Китая (CAS) было обнаружено короткое, но высококогерентное колебание в GRB, обозначенном как GRB 230307A. Сигнал, повторяющийся почти тысячу раз в секунду, указывает на рождение "миллисекундного магнетара" — быстро вращающейся нейтронной звезды со сверхсильным магнитным полем.
|
|
|
|
Результаты работы команды были недавно опубликованы в журнале Nature Astronomy, что ознаменовало собой важную веху в астрофизике и стало самым убедительным доказательством того, что магнетары могут вызывать одни из самых ярких взрывов во Вселенной.
|
|
Расшифровка "сердцебиения"
|
|
|
|
Гамма-всплески - это самые яркие из известных взрывов, которые на короткое время затмевают все гамма-излучение неба. Они возникают, когда компактные звезды, такие как нейтронные, сталкиваются и сливаются, или когда массивные звезды коллапсируют, оставляя после себя экзотические остатки. На протяжении десятилетий ученые спорили о том, распадутся ли эти остатки сразу же в черные дыры или сохранятся в виде сильно намагниченных нейтронных звезд.
|
|
|
|
|
|
|
Гамма-всплеск 230307A, обнаруженный китайскими спутниками GECAM (B и C) и спутником НАСА "Ферми" (GBM), стал вторым по яркости из когда-либо зарегистрированных гамма-всплесков. Последующие оптические наблюдения подтвердили, что он возник в результате слияния компактных звезд. Тем не менее, его необычно продолжительная, в одну минуту, продолжительность не соответствовала стандартным ожиданиям, которые предсказывают, что излучение от таких событий продлится менее двух секунд.
|
|
|
|
"Это событие предоставило нам редкую возможность", - сказал профессор Бинг Чжан, заведующий кафедрой физики HKU и соавтор исследования. "Обнаружив его скрытое "сердцебиение", мы, наконец, можем с уверенностью сказать, что некоторые гамма-всплески питаются не черными дырами, а новорожденными магнетарами".
|
|
|
|
Исследовательская группа проанализировала более 600 000 наборов данных, собранных спутниками GECAM — специализированными детекторами гамма-излучения, разработанными и запущенными Институтом физики высоких энергий (CAS) в Пекине. Анализ, проведенный Нанкинским университетом, выявил поразительные квазипериодические колебания частотой 909 Гц (QPO), длящиеся всего 160 миллисекунд.
|
|
|
|
"Это первый случай, когда человечество непосредственно наблюдало периодический сигнал от миллисекундного магнетара внутри гамма-всплеска", - сказал аспирант Нанкинского университета Ран-Чао ЧЕН, первый автор статьи. "Это все равно, что услышать первое биение сердца новорожденной звезды".
|
|
|
|
Обнаружение было независимо подтверждено с помощью данных камер GECAM-B, GECAM-C и монитора гамма-всплесков Ферми НАСА, что подтверждает его астрофизическое происхождение.
|
|
Почему так кратко?
|
|
|
|
Этот мимолетный импульс вызвал новые вопросы. Профессор Чжан из Университета ХГУ предложил теоретическое объяснение: "Быстрое вращение магнетара передает периодический сигнал на струю гамма-излучения через свое магнитное поле. Однако, поскольку стая развивается быстро, этот сигнал появляется только тогда, когда излучение на короткое время становится асимметричным. Всего за 160 миллисекунд было видно биение сердца, прежде чем симметрия струи снова скрыла его".
|
|
|
|
Эта интерпретация предполагает, что GRB 230307A питался от реактивной струи с преобладанием потока Пойнтинга - потока энергии, приводимого в движение в основном магнитными полями, а не веществом. Концепции миллисекундного магнетара и намагниченной струи были предложены профессором Чжаном более десяти лет назад. Это обнаружение сердцебиения является самым убедительным доказательством, связывающим теорию с наблюдениями.
|
|
Влияние на исследования
|
|
|
|
До сих пор о центральных двигателях гамма-всплесков можно было судить только косвенно, на основе моделирования послесвечения или теоретических предположений. Это исследование дает первые прямые данные о вращении магнетара во время гамма-всплеска.
|
|
|
|
"Это открытие меняет наше понимание самых экстремальных взрывов в космосе", - подчеркнул профессор Чжан. "Это показывает, что новорожденные магнетары могут пережить слияние компактных звезд и действовать как мощные космические двигатели. Это открывает новые горизонты в астрономии с несколькими мессенджерами, связывая гамма-лучи, гравитационные волны и физику компактных звезд".
|
|
|
|
Команда планирует поискать похожие пульсации в других ярких гамма-всплесках. Каждое обнаружение позволит астрономам приблизиться к пониманию жизни и смерти компактных звезд, роли магнетаров в космической эволюции и происхождения экстремальных астрофизических явлений.
|
|
|
|
"По мере того, как все более совершенные космические обсерватории будут подключаться к сети, мы ожидаем, что сможем обнаружить больше таких мимолетных сигналов", - сказал профессор Чжан. "Каждый из них будет доноситься из глубин космоса, рассказывая нам историю загадочной Вселенной в самых экстремальных условиях, которые только можно себе представить".
|
|
|
|
Источник
|
