Przełom w badaniach nad rozbłyskami gamma

Po ostatnim odkryciu dokonanym przez międzynarodowy zespół astronomów naukowcy będą musieli ponownie przyjrzeć istniejącym teoriom dotyczącym rozbłysków gamma Po zaobserwowaniu nietypowego rozbłysku naukowcy zdobyli dowody na istnienie niezauważonego wcześniej hybrydowego zdarzenia związanego z fuzją gwiazd neutronowych. Wyniki badania zostały opublikowane w czasopiśmie „Nature”.

Rozbłyski gamma to wysokoenergetyczne promieniowanie powstające podczas olbrzymich kosmicznych wybuchów, które stanowi sygnaturę różnych typów umierających gwiazd. Od kilkudziesięciu lat astronomom wydawało się, że dobrze rozumieją naturę tych zjawisk – byli przekonani, że długie rozbłyski o czasie trwania powyżej 2 sekund występują, gdy masywna gwiazda osiąga kres swojego życia, a jej jądro zapada się, tworząc czarną dziurę, co skutkuje potężnym wybuchem supernowej. Z kolei krótkie rozbłyski charakteryzujące się czasem trwania krótszym niż 2 sekundy mają miejsce, gdy dwa obiekty o olbrzymiej gęstości, na przykład dwie gwiazdy neutronowe, zderzają się ze sobą, wyzwalając przy tym olbrzymie ilości energii podczas eksplozji określanej mianem kilonowej.„Astronomowie od dawna sądzili, że rozbłyski gamma dzielą się na dwie kategorie: długie rozbłyski wywoływane przez implozje gwiazd oraz krótkie wybuchy powstające podczas zderzeń gęstych obiektów gwiazdowych”, stwierdza astrofizyk i współautor badania dr Chris Fryer, przedstawiciel amerykańskiego Los Alamos National Laboratory (LANL), cytowany w informacji prasowej zamieszczonej w serwisie „EurekAlert!”. „Ostatnio zaobserwowaliśmy jednak zdarzenie, w ramach którego wystąpiła kilonowa, której towarzyszył długi rozbłysk gamma, co zburzyło ten prosty podział”. Badania prowadzące do identyfikacji pierwszego zaobserwowanego długiego rozbłysku powstałego w wyniku fuzji gwiazd neutronowych były wspierane w ramach unijnych projektów BHianca i AHEAD2020.

11 grudnia 2021 roku obserwatoria i satelity wykryły rozbłysk gamma o niemal niespotykanej jasności, który pochodził z obrzeży galaktyki i powstał w odległości blisko miliarda lat świetlnych od Ziemi. Nazwany GRB 211211A rozbłysk trwał 50 sekund, ale jego charakterystyka emisji nie pasowała do profilu innych długich rozbłysków. W toku dalszych obserwacji rozpoznano kilonową, którą wcześniej kojarzono z krótkimi rozbłyskami występującymi przy łączeniu się zwartych obiektów gwiazdowych.

„Nasz zespół modelujący w Los Alamos porównał obserwację z zestawem symulacji supernowych i kilonowych i nie udało nam się przekonująco dopasować sygnału do modelu supernowej. Zaobserwowany rozbłysk charakteryzuje się jednocześnie szeregiem podobieństw w zakresie obserwacji optycznych i pomiarów fal podczerwonych z dotychczasowymi obserwacjami kilonowych”, wyjaśnia współautor badania dr Ryan Wollaeger, przedstawiciel LANL. „Aby w pełni zrozumieć to dynamiczne zachowanie, potrzeba jeszcze dalszych prac związanych z modelowaniem teoretycznym”.

Ten niezwykły rozbłysk gamma jest pierwszym zaobserwowanym dowodem na istnienie hybrydowego zdarzenia, które podważa powszechnie przyjęte poglądy na temat tych zjawisk. Współautorka badania i członkini zespołu LANL dr Eve Chase dodaje: „Nie możemy już zakładać, że wszystkie krótkie rozbłyski pochodzą z fuzji gwiazd neutronowych, a długie rozbłyski z supernowych. Teraz wiemy, że klasyfikacja rozbłysków gamma jest znacznie bardziej skomplikowana. Odkrycie to stanowi ekstremalny test, jeśli chodzi o nasze rozumienie tych zjawisk kosmicznych”.

Projekt BHianca (Black Hole Interactions and Neutron star Collisions Across the universe) dobiegnie końca w 2026 roku, natomiast realizacją projektu AHEAD2020 (Integrated Activities for the High Energy Astrophysics Domain) przewidziana jest do roku 2024. Za koordynację obu projektów odpowiada Uniwersytet Tor Vergata w Rzymie.

Więcej informacji:

projekt BHianca

strona projektu AHEAD2020