Вспышка света 15 апреля 2020 г., вероятно, извержение магнетара в соседней галактике

14 Янв 2021 | Автор: | Комментариев нет »

15 апреля 2020 года короткая вспышка высокоэнергетического света пронеслась по Солнечной системе, запустив инструменты на нескольких космических кораблях НАСА и европейских стран. Теперь несколько международных научных групп пришли к выводу, что взрыв произошел от сверхмагниченного звездного остатка, известного как магнетар, расположенного в соседней галактике.

Это открытие подтверждает давние подозрения, что некоторые гамма-всплески (гамма-всплески) - космические извержения, обнаруживаемые в небе почти ежедневно - на самом деле являются мощными вспышками от магнитаров, расположенных относительно близко от дома.

«Это всегда рассматривалось как возможность, и несколько гамма-всплесков, наблюдаемых с 2005 года, предоставили соблазнительные доказательства», - сказал Кевин Херли, старший научный сотрудник Лаборатории космических наук Калифорнийского университета в Беркли, который присоединился к нескольким ученым, чтобы обсудить взрыв на виртуальном 237-м заседании Американского астрономического общества. «Событие 15 апреля меняет правила игры, потому что мы обнаружили, что вспышка почти наверняка находится в пределах диска соседней галактики NGC 253».

Статьи, анализирующие различные аспекты события и его последствий, были опубликованы 13 января в журналах Nature и Nature Astronomy. Если вам интересны другие статьи на тему космоса то рекомендуем к прочтению статью про КБ Южное, также на сайте вы сможете найти другие интересные статьи.

GRB, самые мощные взрывы в космосе, можно обнаружить на расстоянии в миллиарды световых лет. Те, которые длятся менее двух секунд, называемые короткими гамма-всплесками, возникают, когда пара вращающихся нейтронных звезд - оба раздавленных остатка взорвавшихся звезд - спирально переходят друг в друга и сливаются. Астрономы подтвердили этот сценарий, по крайней мере, для некоторых коротких всплесков гамма-всплесков в 2017 году, когда всплеск последовал за прибытием гравитационных волн - ряби в пространстве-времени, - образовавшихся при слиянии нейтронных звезд на расстоянии 130 миллионов световых лет от нас.

Магнетары - это нейтронные звезды с самыми сильными из известных магнитных полей, которые в тысячу раз превышают интенсивность типичных нейтронных звезд и до 10 триллионов раз сильнее магнита-холодильника. Небольшие возмущения магнитного поля могут вызвать извержение магнетаров спорадическими вспышками рентгеновского излучения в течение недель или дольше.

Редко магнетары производят огромные извержения, называемые гигантскими вспышками, которые производят гамма-лучи, форму света с самой высокой энергией.

Большинство из 29 магнитаров, занесенных в каталог нашей галактики Млечный Путь, время от времени проявляют рентгеновскую активность, но только два из них вызвали гигантские вспышки. Последнее событие, обнаруженное 27 декабря 2004 года, произвело измеримые изменения в верхних слоях атмосферы Земли, несмотря на извержение магнетара, расположенного на расстоянии около 28 000 световых лет от нас.

Незадолго до 4:42 утра по восточному поясному времени 15 апреля 2020 года короткая мощная вспышка рентгеновских и гамма-лучей пронеслась мимо Марса, вызвав срабатывание российского детектора нейтронов высоких энергий на борту космического корабля НАСА Mars Odyssey, который с тех пор находится на орбите Красной планеты. 2001. Примерно через 6,6 минут взрыв вызвал срабатывание российского прибора Konus на борту спутника НАСА Wind, который вращается вокруг точки между Землей и Солнцем, расположенной на расстоянии около 930 000 миль (1,5 миллиона километров). Еще через 4,5 секунды излучение прошло через Землю, запустив инструменты на космическом гамма-телескопе Ферми НАСА, а также на спутнике INTEGRAL Европейского космического агентства и мониторе атмосферно-космических взаимодействий (ASIM) на борту Международной космической станции.

Извержение произошло за пределами поля зрения телескопа Burst Alert (BAT) обсерватории Нила Герелса Свифта НАСА, поэтому его бортовой компьютер не предупредил астрономов на земле. Однако благодаря новой возможности, называемой «Гамма-архиватор срочных данных для новых возможностей» (GUANO), команда Swift может передавать обратно данные BAT, когда другие спутники запускаются по пачке. Анализ этих данных позволил получить дополнительную информацию о событии.

Импульс излучения длился всего 140 миллисекунд - со скоростью моргания глаза или щелчка пальца.

Все миссии Fermi, Swift, Wind, Mars Odyssey и INTEGRAL участвуют в системе определения местоположения GRB, называемой Межпланетной сетью (IPN). Сейчас IPN финансируется проектом Fermi и работает с конца 1970-х годов с использованием различных космических аппаратов, расположенных по всей Солнечной системе. Поскольку сигнал достигал каждого детектора в разное время, любая пара из них может помочь сузить местоположение вспышки в небе. Чем больше расстояние между космическими кораблями, тем выше точность техники.

IPN разместило вспышку 15 апреля, получившую название GRB 200415A, прямо в центральной области NGC 253, яркой спиральной галактики, расположенной на расстоянии около 11,4 миллионов световых лет в созвездии Скульптора. Это наиболее точное положение на небе, которое когда-либо определялось для магнетара, расположенного за Большим Магеллановым Облаком, спутником нашей галактики, в котором в 1979 году произошла гигантская вспышка, впервые обнаруженная.

Гигантские вспышки от магнетаров в Млечном Пути и его спутниках развиваются определенным образом, с быстрым подъемом до максимальной яркости, за которым следует более постепенный хвост флуктуирующего излучения. Эти изменения возникают из-за вращения магнетара, которое многократно перемещает вспышку на Землю и не видит ее, как маяк.

Наблюдение за этим колеблющимся хвостом убедительно свидетельствует о гигантской вспышке. Однако, если смотреть с расстояния в миллионы световых лет, это излучение слишком тусклое, чтобы его можно было обнаружить с помощью современных инструментов. Поскольку эти сигнатуры отсутствуют, гигантские вспышки в окрестностях нашей Галактики могут маскироваться под гораздо более далекие и мощные гамма-всплески типа слияния.

Подробный анализ данных монитора гамма-всплесков (GBM) Fermi и BAT Swift предоставляет убедительные доказательства того, что событие 15 апреля не было похоже на всплеск, связанный со слияниями, отметил Оливер Робертс, научный сотрудник Института науки и технологий Университета космических исследований. в Хантсвилле, штат Алабама, который руководил исследованием.

В частности, это была первая известная гигантская вспышка со времени запуска Ферми в 2008 году, и способность GBM разрешать изменения в микросекундных временных масштабах оказалась критической. Наблюдения показывают множественные импульсы, первый из которых появляется всего за 77 микросекунд, что примерно в 13 раз превышает скорость вспышки камеры и почти в 100 раз быстрее, чем рост самых быстрых гамма-всплесков, возникающих в результате слияний. GBM также обнаружил быстрые изменения энергии во время вспышки, которые никогда ранее не наблюдались.

«Гигантские вспышки в нашей галактике настолько ярки, что заглушают наши инструменты, заставляя их хранить свои секреты», - сказал Робертс. «Впервые GRB 200415A и подобные далекие вспышки позволяют нашим приборам фиксировать каждую деталь и исследовать эти мощные извержения на беспрецедентной глубине».

Гигантские вспышки плохо изучены, но астрономы думают, что они возникают в результате внезапной перестройки магнитного поля. Одна возможность состоит в том, что поле высоко над поверхностью магнетара может стать слишком скрученным, внезапно высвобождая энергию, когда оно устанавливается в более стабильную конфигурацию. В качестве альтернативы, механическое повреждение коры магнетара - звездотрясение - может вызвать внезапную реконфигурацию.

Робертс и его коллеги говорят, что данные показывают некоторые свидетельства сейсмических колебаний во время извержения. Рентгеновское излучение с самой высокой энергией, зарегистрированное GBM Ферми, достигло 3 миллионов электрон-вольт (МэВ), что примерно в миллион раз больше энергии синего света, что само по себе является рекордом для гигантских вспышек. Исследователи говорят, что это излучение возникло из-за облака выброшенных электронов и позитронов, движущихся примерно со скоростью 99% скорости света. Короткая продолжительность излучения и его изменяющаяся яркость и энергия отражают вращение магнетара, увеличивая и уменьшая его, как фары автомобиля, поворачивающего поворот. Робертс описывает это как непрозрачную каплю - он представляет ее как фотонную торпеду из франшизы «Звездный путь», которая расширяется и рассеивается по мере продвижения.

Торпеда также стала одним из самых больших сюрпризов мероприятия. Основной инструмент Ферми, телескоп с большой площадью (LAT), также обнаружил три гамма-излучения с энергиями 480 МэВ, 1,3 миллиарда электрон-вольт (ГэВ) и 1,7 ГэВ - свет с самой высокой энергией, когда-либо обнаруженный от гигантской вспышки магнетара. Что удивительно, так это то, что все эти гамма-лучи появились спустя много времени после того, как на других приборах уменьшилась вспышка.

Никола Омодеи, старший научный сотрудник Стэнфордского университета в Калифорнии, возглавлял группу LAT, исследующую эти гамма-лучи, которые прибыли между 19 секундами и 4,7 минутами после главного события. Ученые пришли к выводу, что этот сигнал, скорее всего, исходит от магнитарной вспышки. «Чтобы LAT обнаружил случайный короткий гамма-всплеск в той же области неба и почти в то же время, что и вспышка, нам придется ждать в среднем не менее 6 миллионов лет», - пояснил он.

Магнитар производит устойчивый отток быстро движущихся частиц. Когда он движется в космосе, этот поток проникает в межзвездный газ, замедляет его и уводит в сторону. Газ накапливается, нагревается и сжимается, образуя ударную волну, называемую головной ударной волной.

В модели, предложенной группой LAT, начальный импульс гамма-излучения вспышки распространяется наружу со скоростью света, за ним следует облако выброшенного вещества, которое движется почти с такой же скоростью. Через несколько дней они оба достигают ударной нагрузки. Гамма-лучи проходят. Через несколько секунд облако частиц, теперь разросшееся в огромную тонкую оболочку, сталкивается с скопившимся газом в области ударной волны. Это взаимодействие создает ударные волны, которые ускоряют частицы, производя гамма-лучи с самой высокой энергией после основного взрыва.

Вспышка 15 апреля доказывает, что эти события составляют отдельный класс гамма-всплесков. Эрик Бернс, доцент кафедры физики и астрономии в Университете штата Луизиана в Батон-Руж, провел исследование по дополнительным подозреваемым, используя данные из многочисленных миссий. Результаты будут опубликованы в The Astrophysical Journal Letters. Вспышки возле галактики M81 в 2005 году и галактики Андромеды (M31) в 2007 году уже считались гигантскими вспышками, и команда дополнительно определила вспышку в M83, которая также наблюдалась в 2007 году, но сообщалось недавно. Добавьте к этому гигантские вспышки 1979 года и те, что наблюдались в нашем Млечном Пути в 1998 и 2004 годах.

«Это небольшой образец, но теперь у нас есть лучшее представление об их истинной энергии и о том, как далеко мы можем их обнаружить», - сказал Бернс. «Несколько процентов коротких гамма-всплесков на самом деле могут быть вспышками гигантских магнитаров. Фактически, они могут быть наиболее распространенными вспышками высоких энергий, которые мы обнаружили так далеко за пределами нашей галактики - примерно в пять раз чаще, чем сверхновые».

Видео: https://www.youtube.com/watch?v=x66BEB6pSKM&feature=emb_logo

Здесь вы можете написать комментарий

* Обязательные для заполнения поля
Twitter-новости
Наши партнёры
Читать нас
Связаться с нами
Наши контакты

hardlod@gmail.com

О сайте

Все материалы на данном сайте взяты из открытых источников — имеют обратную ссылку на материал в интернете или присланы посетителями сайта и предоставляются исключительно в ознакомительных целях. Права на материалы принадлежат их владельцам. Администрация сайта ответственности за содержание материала не несет. Если Вы обнаружили на нашем сайте материалы, которые нарушают авторские права, принадлежащие Вам, Вашей компании или организации, пожалуйста, сообщите нам.