Астрономы, изучающие мощный гамма-всплеск (GRB) с помощью телескопа Gemini South, управляемого NOIRLab NSF, возможно, обнаружили невиданный ранее способ уничтожения звезды. В отличие от большинства вспышек, которые вызываются взрывом массивных звезд или случайным слиянием нейтронных звезд, астрономы пришли к выводу, что эта вспышка возникла в результате столкновения звезд или звездных остатков в плотной среде, окружающей сверхмассивную черную дыру в ядре древней галактики.
Большинство звезд во Вселенной погибают предсказуемым образом, в зависимости от их массы. Звезды с относительно малой массой, такие как наше Солнце, сбрасывают свои внешние слои в старости и в конечном итоге тускнеют, превращаясь в белых карликов. Более массивные звезды горят ярче и быстрее погибают в результате катастрофических взрывов сверхновых, создавая сверхплотные объекты, такие как нейтронные звезды и черные дыры. Если два таких остатка звезд образуют двойную систему, они также могут в конечном итоге столкнуться. Однако новое исследование указывает на давно предполагаемый, но никогда ранее не наблюдавшийся четвертый вариант.
В ходе поиска источников длительного гамма-всплеска (GRB) астрономы, использующие телескоп Gemini South в Чили, входящий в состав Международной обсерватории Gemini, управляемой NOIRLab NSF, и другие телескопы [1], обнаружили свидетельства столкновения звезд или звездных остатков в хаотичной и плотно упакованной области вблизи сверхмассивной черной дыры древней галактики.
“Эти новые результаты показывают, что звезды могут встретить свою гибель в некоторых из самых плотных областей Вселенной, где они могут столкнуться”, - сказал Эндрю Леван, астроном из Университета Радбуда в Нидерландах и ведущий автор статьи, опубликованной в журнале Nature Astronomy. “Это интересно для понимания того, как умирают звезды, и для ответов на другие вопросы, например, какие неожиданные источники могут создавать гравитационные волны, которые мы могли бы обнаружить на Земле”.
Период звездообразования в древних галактиках давно миновал, и в них осталось бы мало гигантских звезд, если таковые вообще остались, - основного источника длинных гамма-всплесков. Однако их ядра изобилуют звездами и целым зверинцем сверхплотных звездных остатков, таких как белые карлики, нейтронные звезды и черные дыры. Астрономы давно подозревали, что в бурном улье активности, окружающем сверхмассивную черную дыру, столкновение двух звездных объектов с образованием гамма-всплеска будет лишь вопросом времени. Однако доказательств такого типа слияния было неуловимо.
Первые намеки на то, что такое событие произошло, были замечены 19 октября 2019 года, когда обсерватория Свифтимени Нила Герелса НАСА обнаружила яркую вспышку гамма-лучей, которая длилась чуть более одной минуты. Любая вспышка, длящаяся более двух секунд, считается “длинной”. Такие вспышки обычно происходят в результате гибели сверхновых звезд, масса которых по меньшей мере в 10 раз превышает массу нашего Солнца — но не всегда.
Затем исследователи использовали Gemini South для проведения долгосрочных наблюдений за затухающим послесвечением GRB, чтобы узнать больше о его происхождении. Наблюдения позволили астрономам точно определить местоположение гамма-всплеска в области менее чем в 100 световых годах от ядра древней галактики, что поместило его очень близко к сверхмассивной черной дыре галактики. Исследователи также не нашли доказательств наличия соответствующей сверхновой, которая оставила бы свой отпечаток на свете, изученном Gemini South.
“Наше последующее наблюдение показало нам, что взрыв, скорее всего, был вызван не коллапсом массивной звезды, а слиянием двух компактных объектов”, - сказал Леван. “Определив ее местоположение в центре ранее идентифицированной древней галактики, мы получили первое дразнящее свидетельство нового пути звезд навстречу своей гибели.”
В обычных галактических условиях образование длинных гамма-всплесков в результате столкновения остатков звезд, таких как нейтронные звезды и черные дыры, считается исчезающе редким явлением. Ядра древних галактик, однако, совсем не обычные, и в области диаметром всего в несколько световых лет может быть миллион или более звезд. Такая экстремальная плотность населения может быть достаточно велика, чтобы время от времени могли происходить столкновения звезд, особенно под колоссальным гравитационным воздействием сверхмассивной черной дыры, что нарушило бы движение звезд и заставило бы их крениться в случайных направлениях. В конце концов, эти своенравные звезды пересеклись бы и слились, вызвав титанический взрыв, который можно было бы наблюдать с огромных космических расстояний.
Возможно, что подобные события происходят регулярно в подобных перенаселенных регионах по всей Вселенной, но до этого момента оставались незамеченными. Возможной причиной их затемнения является то, что центры галактик до краев наполнены пылью и газом, которые могут скрыть как начальную вспышку GRB, так и последующее послесвечение. Эта конкретная вспышка, идентифицированная как GRB 191019A, может быть редким исключением, позволяющим астрономам обнаружить вспышку и изучить ее последствия.
Исследователи хотели бы узнать больше об этих событиях. Они надеются сопоставить обнаружение гамма-всплеска с соответствующим обнаружением гравитационных волн, что позволило бы больше узнать об их истинной природе и подтвердить их происхождение даже в самых темных условиях. Обсерватория Веры К. Рубин, когда она заработает в 2025 году, будет бесценна в такого рода исследованиях.
“Изучение гамма-всплесков, подобных этим, является отличным примером того, как многие средства, работающие вместе, действительно развивают эту область, начиная с обнаружения GRB и заканчивая обнаружением послесвечений и расстояний с помощью телескопов, таких как Gemini, вплоть до детального анализа событий с наблюдениями по всему электромагнитному спектру”, - сказал Леван.
“Эти наблюдения дополняют богатое наследие Gemini, развивая наше понимание звездной эволюции”, - говорит Мартин Стилл, программный директор NSF в Международной обсерватории Gemini. “Наблюдения с учетом времени являются свидетельством проворных операций Gemini и чувствительности к отдаленным динамичным событиям по всей Вселенной”.
Источник: NOIRLab NSF
Информация о космосе также есть в сообществе в ВК https://vk.com/fotoastronomiya
