Свойства самого яркого гамма-всплеска в истории объяснили структурированным джетом

Астрономы нашли объяснение необычным свойствам самого яркого в истории гамма-всплеска. Предполагается, что во время гибели массивной звезды образовался неоднородный по структуре джет, состоявший из узкой струи, встроенной в более широкий поток разлетающегося вещества. Статья опубликована в журнале Science Advances.

Гамма-всплески представляют собой яркие и быстрые вспышки высокоэнергетического гамма-излучения, которые могут быть длинными (больше двух секунд) и короткими (меньше двух секунд). Короткие всплески связывают со слияниями нейтронных звезд или черных дыр, а длинные — с гибелью очень массивных, быстро вращающихся звезд из-за гравитационного коллапса ядра, что сопровождается образованием черной дыры.

Девятого октября 2022 года космические и наземные телескопы обнаружили длинный гамма-всплеск продолжительностью в сотни секунд, получивший обозначение GRB 221009A. Это самый яркий гамма-всплеск, когда-либо наблюдавшийся за почти 55 лет работы гамма-астрономии. Более того, он даже привел к временному возмущению ионосферы Земли. Красное смещение галактики-хозяина источника всплеска составило 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. Однако относительная близость источника не способна полностью объяснить все необычные свойства GRB 221009A.

Группа астрономов во главе с Бренданом О’Коннором (Brendan O’Connor) из Университета Джорджа Вашингтона представила результаты анализа мультиволновых данных наблюдений GRB 221009A, охватывающих первые три месяца после его появления.

Ученые пришли к выводу, что моделью изолированного, узкого, однородного джета, направленного на Землю, нельзя объяснить все наблюдаемые свойства всплеска, в частности — необычно долгое послесвечение. Вместо этого лучше подходит модель структурированного джета, в котором есть узкая внутренняя компонента, дающая мгновенное гамма-излучение, и более широкая внешняя компонента, объединяющая излучение послесвечения в оптическом, рентгеновском и радиодиапазонах, а также гамма-излучение очень высоких энергий. Предполагается, что в качестве источника энергии GRB 221009A выступала быстро вращающаяся черная дыра с массой около пяти масс Солнца. Исследователи полагают, что подобная модель применима и для других высокоэнергетических гамма-всплесков.

Ранее мы рассказывали о том, как «Джеймс Уэбб» и «Хаббл» не нашли яркой сверхновой от рекордно яркого гамма-всплеска и как выглядело его рентгеновское эхо.