eso1527ru — Научный релиз

Крупнейшие взрывы во Вселенной связаны с сильнейшими космическими магнитами

Сверхдлинный гамма-всплеск порожден магнетаром

8 июля 2015 г.

Наблюдения, выполненные в обсерваториях ESO Ла Силья и Паранал в Чили, впервые продемонстрировали связь между очень продолжительным гамма-всплеском и необычно яркой сверхновой. Данные наблюдений показывают, что энергия вспышки этой сверхновой связана не с радиоактивным распадом, как обычно, но с энергией сверхсильных магнитных полей вокруг экзотического объекта -- магнетара. Работа публикуется в журнале Nature 9 июля 2015 года.

Гамма-всплески (GRB) – события, связанные с крупнейшими после Большого Взрыва взрывными процессами во Вселенной. Гамма-лучи задерживаются земной атмосферой, поэтому гамма-всплески регистрируются орбитальными телескопами, чувствительными к этой высокоэнергетической области электромагнитного спектра, а после их обнаружения отслеживаются на более длинных волнах другими телескопами, как космическими, так и наземными.

Обычно гамма-всплеск длится всего несколько секунд. Однако в очень редких случаях всплески могут продолжаться часами [1]. Один такой ультра-длительный всплеск 9 декабря 2011 года был детектирован искусственным спутником Земли Swift. Он получил обозначение GRB 111209A и оказался самым длительным и самым ярким из всех наблюдавшихся гамма-всплесков.

Когда послесвечение этого всплеска ослабло, оно было исследовано с инструментом GROND, смонтированном на 2.2-метровом телескопе MPG/ESO на Ла Силья, а также с приемником X-shooter на Очень Большом Телескопе (VLT) на Паранале. Оказалось, что этот гамма-всплеск связан со сверхновой SN 2011kl, и это первый случай доказанной связи сверхновой звезды и сверхдлинного GRB [2].

Ведущий автор новой работы Йохен Грайнер (Jochen Greiner) из Института внеземной физики Макса Планка (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik) в Гархинге, Германия, объясняет: “Один гамма-всплеск приходится на 10 000–100 000 сверхновых, а это означает, что для того, чтобы породить такой всплеск, звезда должна быть особенной. Раньше астрономы предполагали, что гамма-всплески случаются, когда взрывается звезда очень большой массы, около 50 Солнц, и что такой всплеск — это сигнал об образовании черной дыры. Но наши новые наблюдения сверхновой SN 2011kl, найденной по следам GRB 111209A, меняют представления об ультра-длинных GRB”.

В традиционном сценарии коллапса массивной звезды (иногда такой объект называют коллапсаром) длящийся около недели всплеск оптического и инфракрасного излучения вызывается распадом радиоактивного никеля-56, образующегося при взрыве сверхновой [3]. Но в случае GRB 111209A сопоставление данных, полученных наблюдениями с GROND и на VLT, впервые со всей определенностью показало, что этот сценарий не выполняется [4]. Пришлось отбросить и некоторые другие предположения [5].

Единственным удовлетворительным объяснением наблюдений сверхновой, связанной с гамма-всплеском GRB 111209A, стало предположение, что взорвавшийся объект был магнетаром — маленькой нейтронной звездой, вращающейся с частотой в сотни оборотов в секунду и обладающей значительно более сильным магнитным полем, чем обычные нейтронные звезды -- радио-пульсары [6]. Как полагают, магнетары – самые сильно намагниченные объекты в известной нам части Вселенной. Столь отчетливая связь между сверхновой и магнетаром установлена впервые.

Паоло Маззали (Paolo Mazzali), соавтор работы, подчеркивает значение сделанного открытия: “Найдены неожиданные связи между GRB, очень яркими сверхновыми и магнетарами. Некоторые из этих связей уже несколько лет рассматриваются теоретиками, и замечательно, что все так удачно сошлось".

Случай SN 2011kl/GRB 111209A дает альтернативу сценарию коллапсара. Эта находка делает нас гораздо ближе к новому, более ясному пониманию механизма GRB", -- заключает Йохен Грайнер.

Примечания

[1] Типичный длинный гамма-всплеск продолжается от 2 до 2000 секунд. Зарегистрировано четыре сверхдлинных GRB длительностью от 10 000 до 25 000 секунд. Существует явно отличающийся по своим характеристикам класс коротких гамма-всплесков, которые, по всей видимости, вызываются другим механизмом.

[2] Связь между сверхновыми и обычными длинными гамма-всплесками была установлена в 1998 году, главным образом в результате наблюдений в ESO сверхновой SN 1998bw, и подтверждена в 2003 году на примере GRB 030329.

[3] Считается, что сам гамма-всплеск черпает энергию из релятивистских выбросов вещества (джетов), которые образуются при коллапсе звездного вещества в форме горячего и плотного аккреционного диска на центральный компактный объект.

[4] Количество никеля-56, измеренное в сверхновой с помощью приемника GROND, слишком велико для того, чтобы им можно было объяснить жесткое ультрафиолетовое излучение, регистрируемое инструментом X-shooter.

[5] Как альтернативный источник энергии, которым можно было бы объяснить сверхвысокую яркость сверхновых, рассматривалось ударное взаимодействие с окружающим сверхновую веществом (возможно, остатками звездных оболочек, сброшенных перед взрывом). Высокая светимость могла бы объясняться и тем, что предшественником такой сверхновой был голубой сверхгигант. Но в случае SN 2011kl наблюдения категорически исключают обе эти возможности.

[6] Пульсары – наиболее распространенная форма наблюдаемых нейтронных звезд, но у магнетаров развиваются магнитные поля в 100 -- 1000 раз более сильные, чем у пульсаров.

Узнать больше

Результаты работы представлены в статье “A very luminous magnetar-powered supernova associated with an ultra-long gamma-ray burst”, J. Greiner и др., которая появится в выпуске журнала Nature от 9 июля 2015 года.

Состав исследовательской группы: Jochen Greiner (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching, Germany [MPE]; Excellence Cluster Universe, Technische Universität München, Garching, Germany), Paolo A. Mazzali (Astrophysics Research Institute, Liverpool John Moores University, Liverpool, England; Max-Planck-Institut für Astrophysik, Garching, Germany [MPA]), D. Alexander Kann (Thüringer Landessternwarte Tautenburg, Tautenburg, Germany), Thomas Krühler (ESO, Santiago, Chile) , Elena Pian (INAF, Institute of Space Astrophysics and Cosmic Physics, Bologna, Italy; Scuola Normale Superiore, Pisa, Italy), Simon Prentice (Astrophysics Research Institute, Liverpool John Moores University, Liverpool, England), Felipe Olivares E. (Departamento de Ciencias Fisicas, Universidad Andres Bello, Santiago, Chile), Andrea Rossi (Thüringer Landessternwarte Tautenburg, Tautenburg, Germany; INAF, Institute of Space Astrophysics and Cosmic Physics, Bologna, Italy), Sylvio Klose (Thüringer Landessternwarte Tautenburg, Tautenburg, Germany) , Stefan Taubenberger (MPA; ESO, Garching, Germany), Fabian Knust (MPE), Paulo M.J. Afonso (American River College, Sacramento, California, USA), Chris Ashall (Astrophysics Research Institute, Liverpool John Moores University, Liverpool, England), Jan Bolmer (MPE; Technische Universität München, Garching, Germany), Corentin Delvaux (MPE), Roland Diehl (MPE), Jonathan Elliott (MPE; Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, Massachusetts, USA), Robert Filgas (Institute of Experimental and Applied Physics, Czech Technical University in Prague, Prague, Czech Republic), Johan P.U. Fynbo (DARK Cosmology Center, Niels-Bohr-Institut, University of Copenhagen, Denmark), John F. Graham (MPE), Ana Nicuesa Guelbenzu (Thüringer Landessternwarte Tautenburg, Tautenburg, Germany), Shiho Kobayashi (Astrophysics Research Institute, Liverpool John Moores University, Liverpool, England), Giorgos Leloudas (DARK Cosmology Center, Niels-Bohr-Institut, University of Copenhagen, Denmark; Department of Particle Physics & Astrophysics, Weizmann Institute of Science, Israel), Sandra Savaglio (MPE; Universita della Calabria, Italy), Patricia Schady (MPE), Sebastian Schmidl (Thüringer Landessternwarte Tautenburg, Tautenburg, Germany), Tassilo Schweyer (MPE; Technische Universität München, Garching, Germany), Vladimir Sudilovsky (MPE; Harvard-Smithonian Center for Astrophysics, Cambridge, Massachusetts, USA), Mohit Tanga (MPE), Adria C. Updike (Roger Williams University, Bristol, Rhode Island, USA), Hendrik van Eerten (MPE) и Karla Varela (MPE).

Европейская Южная Обсерватория (ESO, the European Southern Observatory) -- ведущая межгосударственная астрономическая организация Европы, самая продуктивная в мире астрономическая обсерватория. В ее работе принимают участие 16 стран: Австрия, Бельгия, Бразилия, Великобритания, Германия, Дания, Испания, Италия, Нидерланды, Польша, Португалия, Финляндия, Франция, Чешская Республика, Швейцария и Швеция, а также Чили как страна, предоставившая свою территорию для размещения обсерваторий ESO. ESO проводит в жизнь масштабную программу проектирования, строительства и эксплуатации мощных наземных наблюдательных инструментов, позволяющих астрономам выполнять важнейшие научные исследования. ESO также играет ведущую роль в организации и поддержке международного сотрудничества в области астрономических исследований. ESO располагает тремя уникальными наблюдательными пунктами мирового класса, находящимися в Чили: Ла Силья, Паранал и Чахнантор. В обсерватории Паранал, самой передовой в мире астрономической обсерватории для наблюдений в видимой области спектра, установлен Очень Большой Телескоп ESO (The Very Large Telescope, VLT) и два обзорных телескопа: VISTA, который работает в инфракрасных лучах и является крупнейшим в мире телескопом для выполнения обзоров неба, и Обзорный Телескоп VLT (VLT Survey Telescope) -- крупнейший инструмент, предназначенный исключительно для обзора неба в видимом свете. ESO является европейским партнером крупнейшего астрономического проекта современности – системы радиотелескопов миллиметрового и субмиллиметрового диапазона ALMA. На Серро Армазонес, недалеко от Паранала, ESO ведет строительство E-ELT (European Extremely Large optical/near-infrared Telescope) – 39-метрового Европейского Чрезвычайно Большого Телескопа для оптического и ближнего ИК диапазонов, который станет «величайшим оком человечества, устремленным в небо».

Ссылки

Контакты

Kirill Maslennikov
Pulkovo Observatory
St.-Petersburg, Russia
Телефон: +7-812-363-7786
Сотовый: +7-911-212-2130
Email: km@gao.spb.ru

Jochen Greiner
Max-Planck Institut für extraterrestrische Physik
Garching, Germany
Телефон: +49 89 30000 3847
Email: jcg@mpe.mpg.de

Richard Hook
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Телефон: +49 89 3200 6655
Сотовый: +49 151 1537 3591
Email: rhook@eso.org

Connect with ESO on social media

Перевод пресс-релиза ESO eso1527.

О релизе

Релиз №:eso1527ru
Название:Neutron star
Тип:Early Universe : Cosmology : Phenomenon : Gamma Ray Burst
Facility:MPG/ESO 2.2-metre telescope, Very Large Telescope
Instruments:GROND, X-shooter
Science data:2015Natur.523..189G

Изображения

Гамма-всплеск и сверхновая, порожденные магнетаром: взгляд художника
Гамма-всплеск и сверхновая, порожденные магнетаром: взгляд художника

Также смотрите наши