Być może odkryliśmy pierwszy rozbłysk magnetyczny poza naszą galaktyką

Promienie gamma to szeroka klasa fotonów o wysokiej energii, obejmująca wszystko, co ma energię większą niż promieniowanie rentgenowskie. Chociaż często powstają w wyniku procesów takich jak rozpad radioaktywny, niewiele wydarzeń astronomicznych wytwarza je w wystarczających ilościach, aby można je było wykryć, gdy promieniowanie pochodzi z innej galaktyki.

Lista ta jest jednak większa niż jeden, co oznacza, że ​​odkrycie promieni gamma nie oznacza, że ​​znamy wydarzenie, które doprowadziło do ich pojawienia się. Przy niskich energiach mogą powstawać w obszarach otaczających czarne dziury i gwiazdy neutronowe. Supernowe mogą również powodować nagły rozbłysk promieni gamma, podobnie jak łączenie się zwartych obiektów, takich jak gwiazdy neutronowe.

Następnie są magnetary. Są to gwiazdy neutronowe, które przynajmniej tymczasowo mają intensywne pola magnetyczne o wartości >10¹² Wiele razy silniejsze niż pole magnetyczne Słońca. Magnetary mogą doświadczać rozbłysków, a nawet gigantycznych rozbłysków, ponieważ emitują ogromne ilości energii, w tym promieni gamma. Eksplozje te mogą być trudne do odróżnienia od rozbłysków gamma powstałych w wyniku łączenia się zwartych obiektów, dlatego jedyne potwierdzone eksplozje gigantycznych magnetarów miały miejsce w naszej galaktyce lub jej satelitach. Jak dotąd wydaje się.

co to było

Eksplozja, o której mowa, była monitorowana przez Europejską Agencję Kosmiczną Zintegrowane Obserwatorium Promieni Gammamiędzy innymi w listopadzie 2023 r. GRB 231115A była krótka i trwała tylko około 50 milisekund na niektórych długościach fal. Chociaż dłuższe rozbłyski promieniowania gamma mogą powstawać w wyniku tworzenia się czarnych dziur podczas supernowych, ten krótki rozbłysk jest podobny do tych, których można się spodziewać podczas łączenia się gwiazd neutronowych.

Dane kierunkowe z Integral GRB 231115A umieściły ją bezpośrednio nad pobliską galaktyką M82, znaną również jako Galaktyka Cygaro. M82 to tak zwana galaktyka wybuchowa, co oznacza, że ​​tworzy gwiazdy w szybkim tempie, a eksplozja jest prawdopodobnie spowodowana interakcjami z sąsiadami. Ogólnie rzecz biorąc, galaktyka tworzy gwiazdy w tempie ponad 10 razy większym niż Droga Mleczna. Oznacza to wiele supernowych, ale także wiele młodych gwiazd neutronowych, z których część utworzy magnetary.

Nie wyklucza to możliwości obecności M82 przed rozbłyskiem gamma pochodzącym z odległego zdarzenia. Jednakże badacze wykorzystują dwie różne metody, aby wykazać, że jest to wysoce nieprawdopodobne, co sprawia, że ​​najbardziej prawdopodobnym źródłem promieni gamma jest coś występującego w galaktyce.

Nadal może to być rozbłysk gamma występujący w M82, tyle że szacowana całkowita energia eksplozji jest znacznie niższa, niż można by się spodziewać po tych zdarzeniach. Supernowe powinny być również wykrywane na innych długościach fal, ale nie było po nich śladu (i tak zwykle powodują dłuższe eksplozje). Alternatywne źródło, połączenie dwóch zwartych obiektów, takich jak gwiazdy neutronowe, można było wykryć za pomocą obserwatoriów fal grawitacyjnych, ale w tym czasie nie było wyraźnego sygnału. Zdarzenia te często pozostawiają po sobie źródła promieniowania rentgenowskiego, ale w M82 nie widać żadnych nowych.

Wygląda więc jak gigantyczny rozbłysk magnetyczny, a możliwe wyjaśnienia krótkiego rozbłysku promieniowania gamma tak naprawdę nie sprawdzają się w przypadku GRB 231115A.

Szukam więcej

Dokładny mechanizm wytwarzania promieni gamma przez magnetary nie został w pełni poznany. Uważa się, że proces ten obejmuje przebudowę skorupy gwiazdy neutronowej, narzuconą przez intensywne siły generowane przez zdumiewająco intensywne pole magnetyczne. Uważa się, że gigantyczne rozbłyski wymagają pola magnetycznego o sile co najmniej 10¹⁵ Gaus. Pole magnetyczne Ziemi jest mniejsze niż jeden gaus.

Zakładając, że zdarzenie wysłało promieniowanie we wszystkich kierunkach, a nie skierowało je w stronę Ziemi, naukowcy szacują, że całkowita uwolniona energia wyniosła 10⁴⁵ ergs, co przekłada się na około 10²² Megatony trotylu. Zatem chociaż jest mniej aktywne niż połączenie gwiazd neutronowych, nadal jest imponująco aktywnym wydarzeniem.

Jednak, aby lepiej je zrozumieć, potrzebujemy prawdopodobnie więcej niż trzech stanów w naszym bezpośrednim sąsiedztwie, które wyraźnie kojarzą się z magnetarami. Zatem możliwość spójnego określenia, kiedy te zdarzenia mają miejsce w odległych galaktykach, byłaby wielką wygraną dla astronomów. Wyniki mogą pomóc nam w opracowaniu modelu umożliwiającego rozróżnienie, kiedy patrzymy na gigantyczny rozbłysk, a nie na alternatywne źródła promieni gamma.

Naukowcy zauważają również, że jest to drugi kandydat na gigantyczny rozbłysk powiązany z M82 i jak wspomniano powyżej, oczekuje się, że galaktyki gwiazdowe będą stosunkowo bogate w magnetary. Skoncentrowanie poszukiwań na nich i podobnych galaktykach może być właśnie tym, czego potrzebujemy, aby przyspieszyć tempo naszych obserwacji.

Przyroda, 2024. DOI: 10.1038/s41586-024-07285-4 (O identyfikatorach cyfrowych).