|
Рекордный всплеск гамма-излучения, вызван черной дырой
|
|
|
|
2 июля 2025 года прибор НАСА "Ферми Гамма-всплеск монитор" (Fermi-GBM) зафиксировал сигналы, которые, по-видимому, исходили от одного и того же источника, в течение примерно трех часов. Когда ученые сопоставили эти данные с сигналами, полученными с помощью множества других приборов, таких как широкоугольный рентгеновский телескоп Einstein Probe (EP) и российский гамма-спектрометр Konus-Wind, они обнаружили, что имеют дело с самым продолжительным гамма-всплеском из когда-либо зарегистрированных. При продолжительности около 25 000 секунд (около семи часов) событие GRB, которое ученые называют "GRB 250702B", опередило предыдущего рекордсмена, GRB 111209A, на 10 000 секунд.
|
|
|
|
Большинство гамма-всплесков, обнаруженных в прошлом, длились от секунды до нескольких минут. Таким образом, такие продолжительные вспышки мощного гамма-излучения в космосе редки. Однако эти сверхдлинные гамма-всплески все же случаются, и по большей части ученые находят им разумные объяснения. Большинство долгоживущих гамма-всплесков связаны с коллапсом массивных звезд, называемых коллапсарами, в то время как короткие гамма-всплески связаны со слияниями нейтронных звезд. Но когда ученые рассчитали различные свойства GRB 250702B, они не совсем соответствовали ни одному из предыдущих объяснений происхождения GRB.
|
|
|
|
В новом препринте arXiv группа из более чем 50 ученых объединилась, чтобы выяснить, как, почему и откуда появился GRB 250702B. В своей статье команда проанализировала все доступные данные, объединив кривые блеска и спектральные данные, чтобы охарактеризовать продолжительность, изменчивость и энергетику события. Затем они рассмотрели различные возможные сценарии, которые могут привести к различным видам GRB-событий, чтобы определить, какой из них наилучшим образом соответствует сценарию, представленному GRB 250702B.
|
|
|
|
|
|
|
В дополнение к его большой продолжительности, данные GRB 250702B показали, что он имел необычно высокую пиковую энергию и минимальную временную шкалу изменчивости (MVT), составляющую около одной секунды или 0,5 секунды в период покоя. MVT дает некоторое представление о массе "звездного двигателя" — это означает, что он помогает определить, какие структуры, такие как звезды или черные дыры, задействованы в этом процессе.
|
|
|
|
"Мы обнаруживаем жесткий спектр, субсекундную изменчивость и высокую общую энергию, которые, как известно, возникают только в результате ультрарелятивистских струй, приводимых в действие быстро вращающимся центральным двигателем звездной массы. Эти свойства и экстремальная продолжительность в совокупности несовместимы со всеми подтвержденными предшественниками гамма-всплесков и почти со всеми моделями, описанными в литературе", - пишут авторы исследования.
|
|
|
|
Модели, включающие коллапсары, не сработали из-за сверхдальней продолжительности, поскольку существует верхний предел времени коллапсара из-за того, что вся звезда "раскручивается на части".
|
|
|
|
Авторы продолжают объяснять ряд возможностей: "Рентгеновские двойные системы и другие галактические источники исключены из-за наших фотонов с энергией покоя 10 МэВ и идентификации галактики-хозяина в работе Левана и его команды. Вспышки гигантских магнетаров и слияния нейтронных звезд исключены из-за недостаточной продолжительности на порядки. Слияния белых карликов, углерод-кислородных коллапсаров, гелиевых коллапсаров и слияний двойных гелиевых звезд исключены, поскольку их продолжительность не может воспроизвести общее время работы центрального двигателя на два порядка величины, а также потому, что каждое из них предсказывает пиковую мощность на ранних этапах, в отличие от существенной задержки до достижения максимальной мощности, наблюдаемой в GRB 250702B."
|
|
|
|
Также была исключена идея о том, что гамма-всплеск связан со сверхмассивной черной дырой в центре другой галактики. Данные показали, что, хотя гамма-всплеск 250702B находился в другой далекой галактике, он не был расположен в центре галактики.
|
|
|
|
В конечном счете, все объяснения прародителей провалились, за исключением одного. Команда обнаружила, что это событие лучше всего объясняется "моделью слияния гелия", в которой черная дыра попадает внутрь звезды и поглощает ее изнутри, высвобождая энергию в течение длительного периода времени, а затем превращается в сверхновую. Они существуют в двойной системе, и когда звезда начинает расширяться, сжигая свой водород и гелий, это может изменить положение черной дыры, в результате чего она упадет в раздутую звезду.
|
|
|
|
"Массивные звезды проходят через ряд фаз расширения, которые в двойных системах могут привести к ситуации, когда двойной компаньон погружается в расширяющуюся звездную оболочку. Потеря орбитального углового момента в этом распространенном сценарии (из-за трения из-за приливных сил или ударных волн) приводит к уменьшению орбиты двойной системы", - объясняют авторы.
|
|
|
|
Это приводит к длительному и высокоэнергетичному проявлению гамма-всплесков, таких как GRB 250702B.
|
|
|
|
"Угловой момент, потерянный при движении по орбите, переходит в гелиевую звезду, и когда черная дыра достигает центра ядра, этот высокий угловой момент приведет к тому, что гелиевое ядро срастется в диск. Этот диск может создавать магнитные поля, необходимые для создания реактивных струй, а вязкость в диске будет вызывать сильные ветры. Это приведет к взрыву звезды и образованию сверхновой, аналогично двигателю сверхновой при коллапсарах", - пишут авторы.
|
|
|
|
Группа надеется, что в будущем будет больше подобных мероприятий, чтобы развить эту захватывающую идею. Новые телескопы, такие как устаревший телескоп Survey of Space and Time обсерватории Веры Рубин, в сочетании с теми, которые используются в настоящее время, могут сделать это возможным.
|
|
|
|
Источник
|
