eso1527uk — Науковий реліз

Найбільші вибухи Всесвіту пов’язані із найпотужнішими космічними магнітами

Надзвичайно довготривалий гамма-спалах спричинений магнетаром

08 липня 2015 р.

Спостереження в обсерваторіях ESO Ла Сілла та Паранал в Чилі вперше продемонстрували зв'язок між дуже тривалим спалахом гамма-променів та надзвичайно яскравою надновою. Результати свідчать, що наднова керована не радіоактивним розпадом, як то є звичним, а натомість була спонукана надзвичайно сильними магнітними полями навколо екзотичного об'єкта, що відомий, як магнетар. Результати досліджень будуть опубліковані в журналі Nature за 9 липня 2015.

Гамма-спалахи (GRBs) є одним з результатів, пов'язаних з найбільшими вибухами Всесвіту, що відбулися від моменту Великого Вибуху. Вони реєструються орбітальними телескопами, котрі чутливі до цього типу випромінювання високої енергії, яке не здатне проникнути крізь атмосферу Землі, а потім спостерігається на більш довгих хвилях іншими космічними та наземними телескопами.

Зазвичай, ці гамма-спалахи тривають всього кілька секунд, але в дуже рідкісних випадках вони можуть проходити протягом декількох годин [1]. Такий ультра довгий спалах був зареєстрований 9 грудня 2011 року супутником Swift, а потім названий GRB 111209A. То був один з найдовших та найяскравіших спалахів, із числа досі спостережуваних.

Коли вторинне світло від цього спалаху ослабло, воно досліджувалось за допомогою приладу GROND, котрий встановлений на 2.2 м телескопі MPG/ESO в обсерваторії ESO Ла Сілла, а також із приладом X-shooter на Дуже Великому Телескопі (VLT) в обсерваторії ESO Паранал. Було знайдено чіткий зв’язок між тим спалахом та надновою, пізніше названою SN 2011kl. Власне вперше було доведено, що наднова пов'язана з ультра довгим гамма-спалахом [2].

Провідний автор нової статті Йохен Грайнер із Інституту позаземної фізики ім.Макса-Планка (Гархінг, Німеччина), пояснює: "Один гамма-спалах припадає всього на одну наднову із їх кількості 10 000-100 000: тобто зоря, що вибухнула, повинна бути чимось таким особливим. Астрономи висунули думку, що подібні гамма-спалахи походять від дуже масивних зірок, котрі приблизно у 50 разів масивніші від Сонця, і що ті сплески сигналізують про появу чорних дір. Проте наразі наші нові спостереження наднової SN 2011kl, знайденої після GRB 111209A, змінюються цю парадигму тривалості ультра довгих гамма-спалахів".

Наразі вважається у рамках "традиційного сценарію" колапсу масивної зорі (такі об’єкти іноді називають колапсарами), котрий триває приблизно тиждень, супроводжуючись інтенсивним оптичним та інфрачервоним випромінювання від наднової, що світло походить від розпаду радіоактивного нікелю-56, утвореного в результаті вибуху наднової [3]. Але у випадку із GRB 111209A, поєднання результатів спостережень від GROND та VLT вперше однозначно засвідчило, що тут справа таки у чомусь іншому [4]. Інші пропозиції також були відхилені [5].

Єдиним задовільним поясненням результатів спостережень наднової, що пов’язана із GRB 111209A, було те, що то вибухнув магнетар - крихітна нейтронна зоря, котра обертається навколо власної осі сотні разів на секунду і володіє магнітним полем, набагато потужнішим, ніж звичайні нейтронні зірки, котрі також відомі, як радіопульсари [6]. Наразі вважається, що магнетари є найпотужнішими природними "магнітами" дослідженої частини Всесвіту. Астрономам вперше вдалося встановити такий однозначний зв'язок між надновою та магнетаром.

Паоло Маццалі, співавтор дослідження, наголошує на важливості нових відкриттів: "Нові результати дають переконливі докази несподіваних зв’язків між гамма-спалахами, дуже яскравими надновими та магнетарами. Деякі з цих зв’язків вже підозрювались у теоретичних підставах протягом кількох років, але поєднання всього разом є чудовим досягненням".

"Випадок із SN 2011kl/GRB 111209A змушує нас розглянути альтернативний сценарій колапсара. Ця знахідка робить нас набагато ближчими до нового більш чіткого уявлення механізмів гамма-сплесків",- укладає Йохен Грайнер.

Примітки

[1] Типові довгі гамма-спалахи тривають від 2 до 2000 секунд. Наразі зареєстровано чотири дуже тривалих спалахи, тривалістю від 10 000 до 25 000 секунд, котрі астрономи назвали ультра довгими. Також існує окремий тип коротших гамма-спалахів, котрі, як це наразі вважається, створені іншими природними механізмами.

[2] Зв'язок між надновими та (нормальними) тривалими гамма-спалахами було встановлено у 1998 році, головним чином з опором на спостереження наднової SN 1998bw в обсерваторіях ESO, а потім його було підтверджено у 2003 році завдяки спостереженням GRB 030329.

[3] Наразі вважається, що власне гамма-спалах живиться від релятивістських струменів матерії, котрі утворюються під час колапсування зоряної речовини у форму компактного об'єкта, оточеного щільним гарячим акреційним диском.

[4] Кількість нікелю-56, виміряна у надновій при допомозі приладу GROND, занадто велика, щоб бути сумісною із сильним ультрафіолетовим випромінюванням, котре зареєстрував інший прилад X-shooter.

[5] Дослідники пропонували інші джерела енергії, щоб пояснити надзвичайну високу яскравість наднової: ймовірні ударні взаємодії з навколишньою матерією, котра могла бути залишками скинутих до вибуху зоряних зовнішніх шарів, або ж попередником цієї наднової був блакитний надгігант. У разі SN 2011kl, спостереження чітко виключили обидва варіанти.

[6] Пульсари є найбільш поширеними формами спостережуваних нейтронних зірок, але у магнетарів магнітні поля у 100-1000 разів ще більш потужні.

Детальніше

Дане дослідження представлене у статті “A very luminous magnetar-powered supernova associated with an ultra-long gamma-ray burst”, by J. Greiner et al., що вийшла у журналі Nature за 9 липня 2015.

Науково-дослідна група у складі 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) and Karla Varela (MPE).

Європейська Південна Обсерваторія - це передова міжурядова астрономічна організація в Європі та найбільш продуктивна астрономічна обсерваторія світу. Її підтримує 16 країн: Австрія, Бельгія, Бразилія, Чеська Республіка, Данія, Франція, Фінляндія, Німеччина, Італія, Нідерланди, Польща, Португалія, Іспанія, Швеція, Швейцарія та Сполучене Королівство. ESO здійснює ініціативну програму, зосереджену на проектуванні, будівництві та експлуатації потужних наземних спостережних об'єктів, що дозволяє астрономам робити важливі наукові відкриття. ESO також відіграє провідну роль у сприянні та організації співробітництва в астрономічних дослідженнях. ESO працює на трьох унікальних, світового класу обсерваторіях в Чилі: Ла Сілла, Паранал і Чахнантор. На горі Паранал, в ESO працює Дуже Великий Телескоп - найбільш передова в світі астрономічна обсерваторія видимого діапазону та VISTA - найбільший оглядовий телескоп в світі. ESO є європейським партнером просунутого астрономічного радіотелескопу ALMA, найбільшого існуючого астрономічного проекту. В даний час, ESO планує 39 метровий Європейський Надзвичайно Великий Телескоп E-ELT (оптичний та ближній ІЧ діапазони), який стане "найбільшим у світі оком у небо".

Посилання

Контакти

Oleh Malyi
NGO Zaporozhye Astronomical Club Altair
Zaporizhia, Ukraine
Телефон: +380 67 1371070
Email: eson-ukraine@eso.org

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
Стільниковий: +49 151 1537 3591
Email: rhook@eso.org

Connect with ESO on social media

Переклад прес-релізу ESO eso1527.

Про реліз

Реліз №:eso1527uk
Назва: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

Зображення

Artist’s impression of a gamma-ray burst and supernova powered by a magnetar
Artist’s impression of a gamma-ray burst and supernova powered by a magnetar
тільки на англійській

Також дивіться наші