2369
Астрономи описали унікальну подію, якої досі ніколи не спостерігали й навіть не передбачали теоретично: два гамма-спалахи різних типів, що сталися з інтервалом лише чотири хвилини в одному й тому самому напрямку на небі. Про цей дивовижний випадок, позначений як GRB 160425A, розповідає стаття в журналі Nature Astronomy, на яку звертає увагу видання ScienceAlert.
Гамма-спалахи (GRB) — це одні з найпотужніших явищ у Всесвіті після Великого вибуху. Вони випромінюють гамма-промені — найенергійніший вид електромагнітного випромінювання, здатний у разі близького вибуху буквально стерилізувати планету.
Два класи гамма-спалахів і один виняток
Зазвичай гамма-спалахи поділяють за тривалістю. Короткі тривають менше ніж 2 секунди і, за сучасними уявленнями, виникають під час злиття компактних об’єктів — нейтронних зір або чорних дір. Довгі тривають понад 2 секунди (іноді значно довше) і пов’язані з колапсом ядра масивної зорі та вибухом наднової.
У випадку GRB 160425A астрономи побачили одразу обидва типи. Спочатку стався короткий спалах тривалістю лише 1,7 секунди, позначений як G1 і пов’язаний із «злиттєвим» походженням. Через чотири хвилини зафіксували другий, G2, який тривав 51,2 секунди і відповідає сценарію колапсу масивної зорі.
Ведучий автор роботи Бін Чжан (Bing Zhang) з Гонконзького університету зазначає, що це поки що єдина подія з такими дивними властивостями. На перший погляд, це могли б бути два незалежні гамма-спалахи, але ймовірність того, що вони випадково збіглися в часі й напрямку, настільки мала, що дослідники змушені припускати спільне походження пари.
Давній вибух на відстані мільярдів світлових років
Подію зафіксував 25 квітня 2016 року космічний телескоп Neil Gehrels Swift Observatory. Спостереження з орбіти є необхідними, адже атмосфера Землі не пропускає гамма-промені. Після первинного сигналу наземні телескопи відстежували згасаюче післясвітіння спалахів.
Галактика, у якій стався GRB 160425A, розташована настільки далеко, що світлу від вибухів знадобилося близько 5,5 мільярда років, щоб дістатися до нас. Це означає, що подія відбулася майже за мільярд років до формування Сонячної системи і пройшла понад третину всієї історії Всесвіту, перш ніж її сигнал досяг Землі. Є ознаки, що ця галактика може бути парою галактик, які зливаються.
Гамма-спалахи випромінюють енергію у вигляді вузьких спрямованих джетів. Якщо на мить проігнорувати цю «прожекторну» природу для наочності, перший спалах вивільнив енергію, еквівалентну мільярдам років роботи Сонця, а другий — приблизно утричі більше. За словами Чжана, сумарна енергія, яку Сонце випромінює за весь свій життєвий цикл, навіть не дотягує до того, що було викинуто під час другого компонента G2. Урахування спрямованості випромінювання суттєво змінює точні розрахунки, але масштаби залишаються колосальними.
П’ять пояснень, жодне з яких не зручне
Дослідники підкреслюють, що GRB 160425A унікальний одразу трьома рисами: це два окремі спалахи, між якими є «тиха» пауза, і при цьому вони належать до різних класів гамма-спалахів. Щоб пояснити таку картину, команда розглянула п’ять можливих сценаріїв — і кожен виявився проблемним.
1. Чистий збіг. Можливо, це два незалежні гамма-спалахи з різних галактик, які випадково опинилися в одному напрямку на небі й сталися з різницею в кілька хвилин, причому обидва джети були спрямовані на Землю. Ймовірність такого збігу в будь-який момент часу й у будь-якій ділянці неба оцінюють приблизно як 2 випадки на трильйон. Навіть якщо врахувати всі роки роботи Swift, шанси залишаються мізерними — від 1 до 100 тисяч до 1 до 10 мільйонів.
2. Два спалахи в одній галактиці, але в різних місцях. У цьому варіанті обидві події відбулися в межах однієї галактики, але в різних регіонах. Оцінки ймовірності тут ще суворіші: від приблизно 8 на 10 трильйонів до 8 на трильйон, а з урахуванням усього часу спостережень Swift цей сценарій стає ще менш вірогідним, ніж перший.
Для масштабу: 10 трильйонів днів — це понад 27 мільярдів років, майже вдвічі більше за вік Всесвіту. Це якби двоє людей випадково обрали один і той самий день для вечері з календаря на 10 трильйонів днів.
3. Незвичайний короткий (тип I) гамма-спалах. Існує клас коротких GRB, де після основного вибуху від злиття нейтронних зір чи подібних об’єктів іде слабший «хвіст» випромінювання. Можливо, G1 — це головний спалах, а G2 — такий хвіст. Але тривала тиха пауза між ними та надто велика енергія другого спалаху роблять цю версію малоймовірною.
4. Незвичайний довгий (тип II) гамма-спалах. Інший варіант — це один довгий GRB від колапсу масивної зорі, де основний вибух G2 передує слабший «передсмертний» викид G1. Однак моделі вказують, що перший імпульс у такому сценарії мав би бути значно слабшим, ніж спостерігається, тож і ця інтерпретація погано узгоджується з даними.
5. Єдина система з невідомим механізмом. Найбільш інтригуюча, але й найменш опрацьована ідея полягає в тому, що обидва спалахи походять із однієї складної системи, яка містить невизначену кількість і типи небесних тіл. Така система могла б породити «подвійний» вибух, що поєднує механізми двох найенергійніших явищ у Всесвіті, але конкретний фізичний механізм поки що залишається загадкою.
Виклик для теорії гамма-спалахів
Автори роботи визнають, що всі розглянуті сценарії мають серйозні труднощі. За словами Біна Чжана, команда фактично «вичерпала можливості» стандартних пояснень. Для дослідника, який понад два десятиліття займається теорією гамма-спалахів, GRB 160425A став справжнім викликом.
Унікальна подвійна подія змушує астрономів переглянути класифікацію гамма-спалахів і сценарії їхнього походження. Вона може вказувати на існування рідкісних або ще невідомих типів космічних катастроф, які поєднують у собі риси як злиття компактних об’єктів, так і загибелі масивних зір.
Астрономи зафіксували два різні гамма-спалахи з інтервалом 4 хвилини з’явилася спочатку на Цікавості.
