Рентгеновский телескоп Swift сделал снимок GRB050509b, встроенного в диффузное рентгеновское излучение, связанное с скоплением галактик. Изображение предоставлено NASA. Нажмите, чтобы увеличить.
Два миллиарда лет и 25 дней назад в далекой галактике произошло событие, которое должно было стать водоразделом в астрономическом сообществе? взрыв гамма-лучей продолжительностью всего тридцатую секунды. Точно названная обсерватория «Свифт» «увидела» гамму с помощью своего телескопа с всплеском (BAT), примерно отработала, откуда они пришли, и включила свои рентгеновские и ультрафиолетовые телескопы. Международная GCN (GRB Coordinates Network) загорелась уведомлениями обсерваторий со всего мира (и из космоса), сообщающими о том, что они нашли, когда смотрели туда. Данные поступили из Намибии, Канарских островов, континентальной части США, Чили, Индии, Нидерландов и, прежде всего, Гавайев. Ведущие в мире оптические телескопы, VLT, Kecks, Gemini, Subaru, все были задействованы; электромагнитный спектр был покрыт от чрезвычайно высокой энергии гаммы до радио.
И все для чего? Несколько десятков гамма-лучей плюс около десятка рентгеновских лучей? Уже более десяти лет астрономы знают, что гамма-всплески (GRB) бывают двух разных типов: «длинные мягкие» и «короткий-жесткий». GRB050509b был коротким и тяжелым. Это продолжалось около 30 мс, его гамма-спектр был более «жестким». гамма чем? мягкая? и это был первый раз, когда рентгеновское послесвечение было когда-либо обнаружено.
Астрономы «отчаянно ищут послесвечения» в течение многих лет. Это рентгеновские, ультрафиолетовые, оптические, инфракрасные и радиоволны, исходящие от места гамма-всплеска после того, как гамма-излучение исчезает. Поскольку мы можем более точно определить их источник, чем сами GRB, поиск послесвечения - это первый шаг к выяснению того, чем они являются.
До GRB050509b астрономы склонялись к теории, что длинные мягкие гамма-всплески являются сверхновыми коллапса ядра (коллапсары). В то время как были опубликованы десятки теоретических работ о том, какими могут быть короткие твердотельные гамма-всплески, только три сценария, по-видимому, соответствуют данным гамма-излучения? слияние (или столкновение) нейтронной звезды с другой (или черной дырой), гигантская вспышка от магнетара («звездное землетрясение» в интенсивно магнитной нейтронной звезде) или некоторая вариация на тему коллапсара.
Теперь первая из сотен статей о GRB050509b была представлена для публикации. 28 авторов пришли к выводу, что «в настоящее время наблюдается наблюдательное подтверждение гипотезы о том, что коротко-твердые всплески возникают при слиянии компактного двойного (две нейтронные звезды, или нейтронная звезда и черная дыра)».
Ключ к исследователям? Вывод - «локализация» рентгеновского послесвечения.
Рентгеновский телескоп Swift обнаружил рентгеновские лучи, приходящие из той же области неба, что и гамма-лучи; после некоторого сна, чтобы связать видимое рентгеновское положение с астрономами? Система координат (RA и Dec), команда Swift XRT определила, что послесвечение пришло из круга около 15 ″ (угловых секунд) в поперечнике, центр которого находится примерно в 10 ″ от сердца эллиптической галактики (которая теперь имеет запоминающееся имя G1 ), сам член богатого скопления галактик, залитых рентгеновским излучением. Как они узнали, что это послесвечение? Потому что оно исчезло; рассеянное свечение рентгеновских лучей от кластеров не делает этого.
И, несмотря на тщательный осмотр, другого электромагнитного послесвечения обнаружено не было
Так что теперь нашим 28 астрономам пришлось выяснить, где находится пригород G1, где произошла звездная смерть, или где-то еще; что такое «хозяин», по-астрономически говорят.
Современная астрономия активно использует статистику; чтобы убедиться, что у них нет случайности, исследователи обычно хотят много и много примеров. В этом случае единственная статистика, которую могли сделать авторы статьи, это расчет? Насколько вероятно, что произойдет коротко-жесткий GRB (при условии, что таковы события звездной смерти)? эллиптическая галактика, в богатом скоплении, случайно? Много разных? Насколько вероятно? задавались вопросы; ответы во всех случаях «не очень вероятно». Однако никто не исключает неудачи.
Теперь наши исследователи могут обратиться к различным теоретическим моделям коротких твердых GRB и послесвечения GRB, чтобы увидеть, насколько хорошо данные наблюдений соответствуют теоретическим ожиданиям, предполагая, что GRB сработал в G1.
Хорошая новость (# 1) состоит в том, что данные послесвечения хорошо совпадают: короткие гамма-всплески выделяют гораздо меньше (гамма) энергии, чем длинные мягкие (поэтому послесвечение коротких жестких гамма-всплесков должно быть слабее; энергия гамма-излучения является индикатором энергии, используемой для питания послесвечения). Еще лучше, поскольку то, во что врезается осколок, определяет, насколько ярким будет послесвечение, слабое послесвечение GRB050509b - это именно то, что вы ожидаете, если это произойдет в разреженном газе межзвездной среды эллиптической формы (послесвечение коллапсара является ярким частично потому что они происходят в грязных остатках газопылевых облаков, из которых они родились всего несколько миллионов лет назад).
Вторая хорошая новость заключается в том, что в G1 не было обнаружено никаких следов недавнего звездообразования, что в значительной степени исключает коллапсар в качестве прародителя. Почему? Потому что коллапсары - очень молодые звезды, и поэтому не могли отойти далеко от места рождения до своей смерти. Кроме того, обломки даже самой слабой коллапсарной сверхновой были бы видны через несколько дней.
Как насчет гигантской вспышки от магнетара? Это не может быть строго исключено для GRB050509b, но магнитар в галактике, подобной G1, маловероятен, а GRB050509b был в тысячу раз ярче, чем самая сильная вспышка магнитов, которую мы видели на сегодняшний день.
Это оставляет слияние двойного нейтронной звезды (или двойного NS-BH). Где бы мы нашли такой двоичный файл, просто готовый к слиянию? Они, конечно, могут быть найдены в пригороде спиральных галактик или в шаровых скоплениях, но гигантские эллиптические галактики, такие как G1, в основном, где.
Так что? С? Дело закрыто? Не совсем. «Другие модели предшественников по-прежнему жизнеспособны, и дополнительные быстро локализованные всплески из миссии Swift, несомненно, помогут дополнительно прояснить картину предшественников».
Может ли GRB050509b быть звездной смертью в гораздо более далекой галактике? Может быть, один из дюжины или около того нечетких сгустков (гораздо более отдаленное скопление галактик? Такие случайные выравнивания очень распространены) в или около рентгеновского послесвечения? Возможно, это будет обсуждаться в следующих статьях GRB050509b.
Первоначальный источник: http://arxiv.org/abs/astro-ph/0505480
