Астрономы заметили рождение лантаноидов в ходе вспышки килоновой

Астрономы обнаружили свидетельства рождения лантаноидов при вспышке килоновой, сопровождавшей длинный гамма-всплеск GRB 230307A. Их возникновение в сочетании с двумя разными типами выброса вещества позволяют в полной мере объяснить поведение килоновой в течение пары месяцев после вспышки. Статья опубликована в журнале Nature.

Вспышки килоновых возникают при слиянии двух нейтронных звезд или нейтронной звезды и черной дыры. По мнению ученых, они ответственны во Вселенной за создание большинства химических элементов тяжелее железа за счет действия r-процесса (быстрого захвата нейтронов атомным ядром), что подтверждается наблюдениями. Обычно слияния компактных объектов сопровождаются короткими (менее двух секунд) гамма-всплесками, хотя известны случаи и длинных гамма-всплесков, сопровождавших килоновые, которые обычно наблюдаются при взрывах массивных звезд.

Ян Юй Хань (Yu-Han Yang) из Университета Тор Вергата в Риме совместно с коллегами представил результаты мультиволновых данных наблюдений за вспышкой килоновой, сопровождавшей очень длинный (35 секунд) гамма-всплеск GRB 230307A, космических телескопов Swift, «Хаббл» и «Джеймс Уэбб», а также наземного телескопа VLT. Наблюдения охватывали период в два месяца после вспышки, произошедшей в начале марта 2023 года.

Эта вспышка выделяется тем, что в выброшенном при взрыве веществе ранее обнаружили теллур, а источником вспышки могла быть слившаяся пара нейтронных звезд, выброшенная в прошлом из родительской галактики.

Исследователи пришли к выводу, что лучше всего данные наблюдений описывает модель двухкомпонентной килоновой. Вначале видны быстро движущиеся (около 0,2 скорости света) выбросы вещества с общей массой 0,03 массы Солнца, которые вносят основной вклад в оптическое и ближнее инфракрасное излучение вспышки, спадающий за несколько дней. Затем, начиная с десятого дня после вспышки, становятся видны более медленные (0,03 скорости света) непрозрачные и массивные (0,05 массы Солнца) выбросы вещества.

Быстрый спад болометрической светимости вспышки и ее красный цвет не вписываются в модель выделения энергии за счет аккреции вещества на магнитар или пульсар или за счет осколков деления актинидов. На эту роль лучше подходит вспышка килоновой, в которой в результате r-процесса рождаются ионы лантаноидов. Затем при падении температуры ниже 2,5 тысячи кельвинов они рекомбинируют, превращаясь в нейтральные атомы.

Ранее мы рассказывали о том, как добровольцам предложили поискать вспышки килоновых.