Народження чорної діри призвело до найяскравішого космічного вибуху

Вчені встановили, що ми спостерігали рекордний космічний вибух, який проливав найсильніше світло на небо, яке коли-небудь спостерігалося. Цей вибух був спричинений структурованою струмінню, яка переносила значну кількість вибухнутих зіркових матеріалів, що були спрямовані безпосередньо на Землю.

Гамма-спалах GRB 221009A, виявлений у жовтні минулого року , був настільки яскравим, що нашим інструментам було важко його виміряти . Але коли з’явилися перші натяки на це, вчені поспішили навести телескопи в його напрямку, і завдяки великій кількості зібраних даних міжнародна команда вчених нарешті з’ясувала, як наднова спричинила такий потужний вибух.

GRB 221009A, який отримав прізвисько ЧОВЕН (найяскравіший за всі часи), був результатом смерті масивної зірки на відносно близькій відстані 2,4 мільярда світлових років від нас, яка колапсувала в чорну діру після вигнання зовнішньої оболонки. Гамма-спалах, спричинений цим колапсом, містив вузький структурований струмінь, оточений ширшим потоком газу.

Це несподівано; наші поточні моделі передбачають, що вибух спричинить лише струмінь. Ці знахідки мають значення для нашого розуміння утворення чорних дір і того, як відбуваються найяскравіші вибухи у Всесвіті.

«GRB 221009A являє собою величезний крок вперед у нашому розумінні спалахів гамма-випромінювання та демонструє, що найбільш екстремальні вибухи не підкоряються стандартній фізиці, прийнятій для спалахів гамма-випромінювання в саду», — каже астроном Брендан О’Коннор з Університету Джорджа Вашингтона. , головний автор нової статті.

«GRB 221009A може бути еквівалентом Розеттського каменю довгих гамма-всплесків, що змушує нас переглянути наші стандартні теорії про те, як релятивістські потоки утворюються в колапсуючих масивних зірках».

Спалахи гамма-випромінювання є найпотужнішими вибухами у всьому космосі, і вони відбуваються кількома способами. Довготривалі гамма-спалахи, такі як GRB 221009A, спричинені загибеллю масивних зірок, що швидко обертаються.

Коли вони досягають кінця свого життя, ядра цих зірок, які більше не підтримуються зовнішнім тиском термоядерного синтезу, руйнуються під дією сили тяжіння, утворюючи надщільний об’єкт, наприклад чорну діру. Одночасно зовнішній матеріал зірки викидається назовні під час величезного вибуху — наднової.

Не відразу було зрозуміло, на що ми дивимося з GRB 221009A, хоча його довга тривалість припускала наднову. Але сама потужність вибуху – до 18 тераелектронвольт, приголомшливий рекорд – викликала справжнє здивування, і загадка лише поглибилася, оскільки вчені продовжували копати.

Ми знаємо, що спалахи гамма-випромінювання супроводжуються струменями , подвійними колонами матеріалу, що виходять з протилежних сторін об’єкта, що руйнується, переносячи матеріал з релятивістськими швидкостями ; тобто значний відсоток швидкості світла. Ми також знаємо, що ці струмені здаються яскравішими, коли вони спрямовані прямо на нас; дивіться прямо на промінь ліхтарика, а не під кутом.

Вчені вже дійшли висновку, що струмінь GRB 221009A був спрямований на Землю, але післясвітіння вибуху все ще було яскравим через кілька місяців. Це не характерно для вузького струменя викидів, що свідчить про те, що відбувається щось інше.

Аналіз команди припускає, що чимось іншим є велика кількість викинутого зовнішнього зоряного матеріалу, який тягнув за собою струмінь, коли він пробивався наскрізь.

«Струмені GRB повинні пройти через колапсовану зірку, в якій вони утворюються», — пояснює астрофізик Хендрік Ван Ертен з Університету Бата у Великобританії.

«Те, що, на нашу думку, вплинуло на різницю в цьому випадку, так це ступінь змішування, яке відбулося між зоряним матеріалом і струменем, таким чином, що нагрітий ударним ударом газ продовжував з’являтися в полі нашого зору аж до того, що будь-який характерний сигнатур струменю було б втрачено в загальному випромінюванні післясвітіння».

Ці знахідки можуть допомогти пояснити попередні винятково яскраві спалахи гамма-випромінювання, які також не виявляли типової реактивної сигнатури. Ці вибухи також можуть складатися з вузького струменя, спрямованого в наш бік, який пробиває та тягне за собою кишки зірок, що вибухнули.

«Надзвичайно довгий GRB 221009A є найяскравішим GRB, коли-небудь зареєстрованим, і його післясвітіння б’є всі рекорди на всіх довжинах хвиль», – каже О’Коннор .

«Оскільки цей спалах дуже яскравий і до того ж неподалік, ми вважаємо, що це можливість, яка буває раз на тисячу років, відповісти на деякі з найбільш фундаментальних питань щодо цих вибухів, від утворення чорних дір до випробувань моделей темної матерії. .”