Мы, возможно, обнаружили первую магнитную вспышку за пределами нашей галактики

Гамма-лучи представляют собой широкий класс фотонов высокой энергии, включая все, что имеет большую энергию, чем рентгеновские лучи. Хотя они часто возникают в результате таких процессов, как радиоактивный распад, лишь немногие астрономические события производят их в достаточных количествах, чтобы их можно было обнаружить, когда излучение возникает в другой галактике.

Однако список больше единицы, а это значит, что открытие гамма-лучей не означает, что мы знаем событие, приведшее к их появлению. При низких энергиях они могут рождаться в областях, окружающих черные дыры и нейтронные звезды. Сверхновые также могут вызывать внезапные вспышки гамма-лучей, как и слияние компактных объектов, таких как нейтронные звезды.

Еще есть магнетары. Это нейтронные звезды, которые, по крайней мере временно, имеют интенсивные магнитные поля >10¹² Во много раз сильнее магнитного поля Солнца. Магнетары могут испытывать вспышки и даже гигантские вспышки, поскольку они излучают большое количество энергии, включая гамма-лучи. Их бывает сложно отличить от гамма-всплесков от слияния компактных объектов, поэтому единственные подтвержденные гигантские взрывы магнетаров произошли в нашей галактике или ее спутниках. Пока кажется.

что это было

За рассматриваемым взрывом следило Европейское космическое агентство. Интегрированная гамма-обсерватория, среди прочего, в ноябре 2023 года. GRB 231115A был коротким, длившимся всего около 50 миллисекунд на некоторых длинах волн. Хотя более длинные гамма-всплески могут быть вызваны образованием черных дыр во время сверхновых, этот короткий всплеск аналогичен тем, которые, как ожидается, можно будет наблюдать при слиянии нейтронных звезд.

Данные о направлении Integral GRB 231115A показали, что она находится прямо над соседней галактикой M82, также известной как Сигарная галактика. M82 — это так называемая галактика звездообразования, что означает, что в ней быстро формируются звезды, и взрыв, вероятно, вызван взаимодействием с соседями. В целом, в галактике звезды формируются со скоростью, более чем в 10 раз превышающей скорость звездообразования в Млечном Пути. Это означает множество сверхновых, но это также означает и большое количество молодых нейтронных звезд, некоторые из которых сформируют магнетары.

Это не исключает возможности присутствия M82 перед гамма-всплеском от далекого события. Однако исследователи используют два разных метода, чтобы показать, что это крайне маловероятно, что делает наиболее вероятным источником гамма-лучей что-то, происходящее внутри галактики.

Это все еще может быть гамма-всплеск, произошедший внутри M82, за исключением того, что предполагаемая общая энергия взрыва намного ниже, чем мы ожидаем от этих событий. Сверхновые также должны были быть обнаружены на других длинах волн, но их не было обнаружено (все равно они обычно производят более длинные взрывы). Альтернативный источник — слияние двух компактных объектов, таких как нейтронные звезды, — мог быть обнаружен с помощью гравитационно-волновых обсерваторий, но в то время четкого сигнала не было. Эти события часто оставляют после себя источники рентгеновского излучения, но новых в M82 не видно.

Итак, это похоже на гигантскую магнитную вспышку, и возможные объяснения короткого всплеска гамма-излучения на самом деле не работают для GRB 231115A.

Ищем больше

Точный механизм, с помощью которого магнетары производят гамма-лучи, полностью не определен. Считается, что этот процесс включает в себя перестройку коры нейтронной звезды в результате мощных сил, создаваемых удивительно интенсивным магнитным полем. Считается, что для гигантских вспышек необходима напряженность магнитного поля не менее 10¹⁵ Гаусс. Магнитное поле Земли составляет менее одного гаусса.

Предполагая, что это событие направило радиацию во всех направлениях, а не на Землю, исследователи подсчитали, что общая высвободившаяся энергия составила 10⁴⁵ эргов, что соответствует примерно 10²² Мегатонны тротила. Таким образом, хотя оно и менее активно, чем слияние нейтронных звезд, это все же впечатляюще активное событие.

Однако, чтобы лучше понять их, нам, вероятно, нужно нечто большее, чем три состояния в непосредственной близости от нас, которые явно связаны с магнетарами. Таким образом, возможность последовательно определять, когда эти события происходят в далеких галактиках, стала бы большой победой для астрономов. Результаты могут помочь нам разработать модель, позволяющую отличать гигантскую вспышку от альтернативных источников гамма-лучей.

Исследователи также отмечают, что это второй кандидат на гигантскую вспышку, связанный с M82, и, как упоминалось выше, ожидается, что звездные галактики будут относительно богаты магнетарами. Сосредоточение поиска на них и подобных галактиках может быть именно тем, что нам нужно для ускорения темпов наших наблюдений.

Природа, 2024. DOI: 10.1038/s41586-024-07285-4 (О цифровых удостоверениях личности).