14,6 тыс подписчиков
9 октября 2022 года астрономы наблюдали необычное явление — мощный гамма-всплеск — импульс высокоэнергетического гамма-излучения, который является «криком рождения» новой чёрной дыры. Источник излучения получил обозначение GRB 221009A, он находится в созвездии Стрельца и примерно в 50–70 раз ярче предыдущего рекордсмена. Излучение возникло во время коллапса остатка очень крупной звезды в чёрную дыру после взрыва. Последний был настолько мощным, что за несколько секунд выделилось примерно столько же энергии, чем Солнце выделит за 10 миллиардов лет! Всплеск буквально ослепил многие рентгеновские обсерватории: число фотонов, попавших на детекторы, оказалось столь велико, что они «захлебнулись» в счёте, и поэтому не смогли показать реальную светимость события. Энергия отдельных фотонов достигала 18 ТэВ, что значительно больше, к примеру, возможностей Большого адронного коллайдера. При этом на нём можно получить лишь несколько частиц, в то время как GRB 221009A выбросило их бессчётное множество. Это даже привело к временному и незначительному возмущению ионосферы Земли. Считается, что подобные всплески возникают раз в 10 тысяч лет, поэтому нам очень повезло наблюдать что-то подобное. Подобные события астрономы фиксировали и ранее, но почему именно этот всплеск оказался настолько мощным? Кажется, исследователям во главе с Бренданом О’Коннором (Brendan O’Connor) из Университета Джорджа Вашингтона удалось найти ответ.
Общая продолжительность всплеска составила около 10 часов, поэтому GRB 221009A был классифицирован как необычайно длинный гамма-всплеск (длинными всплесками считаются те, что длятся более двух секунд). Короткие всплески связывают со слияниями нейтронных звёзд или чёрных дыр, а длинные — с гибелью очень массивных, быстро вращающихся звёзд из-за гравитационного коллапса ядра, что сопровождается образованием чёрной дыры. Всплеск GRB 221009A также имел необычно долгое послесвечение и рентгеновское эхо, наблюдаемое около 20 концентрических колец (изображение 2). Эхо связано с рассеиванием рентгеновского излучения космической пылью.
Всплеск имеет красное смещение z = 0,1505, таким образом, излучение шло до Земли 2,4 миллиарда лет, что примерно в двадцать раз ближе, чем дистанции до типичных гамма-всплесков. Но сама по себе относительная близость источника не способна полностью объяснить все необычные свойства GRB 221009A.
Ответ, как считают исследователи, кроется в природе явления. Как уже указывалось ранее, GRB 221009A связана с образованием чёрных дыр. Учёные пришли к выводу, что для описания события лучше всего подходит модель структурированного джета. В таком случае во время гибели массивной звезды образовался неоднородный по структуре джет, состоявший из узкой струи, встроенной в более широкий поток разлетающегося вещества. В этом джете узкая внутренняя компонента даёт мгновенное гамма-излучение, более широкая внешняя компонента является источником послесвечения в оптическом, рентгеновском и радиодиапазонах, а также гамма-излучение очень высоких энергий. Предполагается, что в качестве источника энергии GRB 221009A выступала быстро вращающаяся чёрная дыра с массой около пяти масс Солнца. Авторы исследования полагают, что подобная модель применима и для других высокоэнергетических гамма-всплесков.
На первом изображении: послесвечение всплеска GRB 221009A, снятое телескопом Gemini South, снятое в октябре 2022 года. Credit: International Gemini Observatory.
На втором изображении: снимок, полученный космическим телескопом Swift через час после первого сообщения о гамма-всплеске. Цвета условные. Яркие кольца образуются в результате рассеяния рентгеновских лучей от слоёв газа и пыли внутри нашей галактики. Credit: NASA/А. Berdmor.
3 минуты
12 июня 2023