ALMA впервые увидела послесвечение короткого гамма-всплеска в миллиметровом диапазоне

Астрономы при помощи системы радиотелескопов ALMA впервые пронаблюдали послесвечение короткого гамма-всплеска в миллиметровом диапазоне волн. Подобные наблюдения позволяют точнее определить параметры вспышки, и менее подвержены влиянию межзвездной среды и излучению галактики-хозяина. Препринт работы опубликован на сайте arXiv.org.

Короткие гамма-всплески представляют собой мощные вспышки гамма-излучения, длящиеся менее двух секунд. Они возникают при слиянии компактных объектов, оба или один из которых представляет собой нейтронную звезду. Подобные явления, сопровождаемые послесвечением, регистрируемым в электромагнитном диапазоне, важны для астрофизиков как единственный наблюдавшийся на сегодня источник элементов, синтезируемых в ходе r-процесса, и как процесс, связанный с всплесками гравитационных волн. Наблюдения послесвечения гамма-всплесков позволяют точно локализовать его галактику-хозяина, а также узнать параметры среды, где находится источник всплеска, и проверить модели его генерации.

Группа астрономов во главе с Танмой Ласкаром (Tanmoy Laskar) из Университета Неймегена сообщила о первой в истории регистрации послесвечения короткого гамма-всплеска в миллиметровом диапазоне длин волн, которое было сделано системой радиотелескопов ALMA. Наблюдения за послесвечением в миллиметровом диапазоне важны для астрофизиков, так как на них не влияют межзвездная среда, тепловое излучение килоновой и галактики-хозяина и обратный эффект Комптона, и они позволяют точнее оценить параметры всплеска. 

Целью наблюдений стал источник гамма-всплеска GRB 211106A, который первоначально был зафиксирован космическим телескопом INTEGRAL ранним утром 6 ноября 2021 года. В дальнейшем мультиволновые наблюдения за ним вели космические телескопы Fermi, Swift, «Чандра», XMM-Newton, «Хаббл» и наземный радиотелескоп ATCA (Australia Telescope Compact Array). ALMA вела наблюдения за GRB 211106A на частоте 97,5 гигагерца через 12,9 дня после регистрации всплеска.

Галактика-хозяин источника всплеска характеризуется значением красного смещения z в диапазоне 0,7–1,4. Всплеск обладал одним из самых ярких послесвечений, которое при этом не наблюдалось в оптическом диапазоне, что объясняется сильным затенением источника пылью. Само послесвечение возникает при взаимодействии среды, окружающей источник всплеска, с коллимированным джетом, возникающим при слиянии компактных объектов. В случае GRB 211106A угол расширения джета, направленного к земному наблюдателю, составил около 16 градусов, а общая кинетическая энергия джета составила 2×10⁵⁰ – 6×10⁵¹ эрг, что является одним из самых больших значений для коротких гамма-всплесков. 

Ученые считают, что дальнейшие поиски послесвечений коротких гамма-всплесков при помощи ALMA должны позволить обнаружить подобные явления в миллиметровом диапазоне волн в течение двух дней после всплеска со скоростью 0,8–1,6 события в год, что больше, чем поиски послесвечений в сантиметровом диапазоне волн.

Ранее мы рассказывали о том, как длинный гамма-всплеск связали с аномально мощной гигантской вспышкой внегалактического магнитара и как телескоп-охотник за экзопланетами впервые увидел оптическое послесвечение гамма-всплеска.

Александр Войтюк