Wybuch mega-magnetara rozświetla pobliską galaktykę
Międzynarodowy zespół naukowców wykrył gigantyczny rozbłysk pochodzący z magnetara.
Wizja artystyczna magnetara. Źródło: ESA
Podczas gdy satelita INTEGRAL obserwował niebo, zauważył rozbłysk promieniowania gamma – wysokoenergetycznych fotonów – pochodzących z pobliskiej galaktyki M82. Zaledwie kilka godzin później teleskop rentgenowski XMM-Newton poszukiwał poświaty po eksplozji, ale jej nie znalazł. Międzynarodowy zespół zdał sobie sprawę, że rozbłysk musiał być pozagalaktycznym rozbłyskiem magnetara, młodej gwiazdy neutronowej o wyjątkowo silnym polu magnetycznym. Odkrycie zostało opublikowane w czasopiśmie Nature.
15 listopada 2023 roku satelita INTEGRAL zauważył nagłą eksplozję rzadkiego obiektu. Na zaledwie 1/10 sekundy na niebie pojawiła się krótka seria energetycznego promieniowania gamma. Dane z satelity zostały odebrane w Centrum Danych Naukowych INTEGRAL (ISDC), znajdującym się w środku Ecogia na Wydziale Astronomii UNIGE, skąd wysłano ostrzeżenie o wybuchu promieniowania gamma do astronomów na całym świecie, zaledwie 13 sekund po jego wykryciu – wyjaśnił Carlo Ferrigno, starszy pracownik naukowy Zakładzie Astronomii na Wydziale Nauk UNIGE, kierownik ISDC i współautor publikacji.
Oprogramowanie IBAS (Integral Burst Alert System) automatycznie zlokalizowało galaktykę M82 oddaloną o 12 milionów lat świetlnych. Ten system ostrzegania został opracowany i jest obsługiwany przez naukowców i inżynierów z UNIGE we współpracy z naukowcami z całego świata.
Ciekawy sygnał z pobliskiej galaktyki
Natychmiast zdaliśmy sobie sprawę, że jest to specjalny alert. Rozbłyski gamma pochodzą z odległych i dowolnych miejsc na niebie, ale ten wybuch pochodził z jasnej pobliskiej galaktyki – wyjaśnił Sandro Mereghetti z Narodowego Instytutu Astrofizyki (INAF–IASF) w Mediolanie we Włoszech, główny autor publikacji i współpracownik IBAS. Zespół natychmiast zwrócił się do teleskopu XMM-Newton z prośbą o jak najszybszą obserwację miejsca wybuchu. Gdyby był to krótki rozbłysk gamma, wywołany przez dwie zderzające się gwiazdy neutronowe, kolizja wytworzyłaby fale grawitacyjne i miałaby poświatę w promieniowaniu rentgenowskim i świetle widzialnym.
Jednak obserwacje XMM-Newton pokazały jedynie gorący gaz i gwiazdy w galaktyce. Korzystając z naziemnych teleskopów optycznych, w tym włoskiego Telescopio Nazionale Galileo i francuskiego Observatoire de Haute-Provence, szukali również sygnału w świetle widzialnym, zaczynając zaledwie kilka godzin po eksplozji, ale ponownie niczego nie znaleźli. Brak sygnału w promieniowaniu rentgenowskim i świetle widzialnym oraz brak fal grawitacyjnych zmierzonych przez detektory na Ziemi (LIGO/VIRGO/KAGRA) sprawiają, że najpewniejszym wyjaśnieniem jest to, że sygnał pochodził od magnetara.
Magnetary: mega-magnetyczne gwiazdy, które niedawno umarły
Kiedy gwiazdy masywniejsze niż osiem mas Słońc umierają, eksplodują jako supernowa, która pozostawia za sobą czarną dziurę lub gwiazdę neutronową. Gwiazdy neutronowe to bardzo zwarte pozostałości gwiazdowe o masie większej niż masa Słońca, upakowane w kulę o wielkości kantonu Genewa. Szybko wirują i mają silne pola magnetyczne – wyjaśnił Volodymyr Savchenko, starszy pracownik naukowy w Departamencie Astronomii na Wydziale Nauk UNIGE i współautor publikacji. Niektóre młode gwiazdy neutronowe mają wyjątkowo silne pola magnetyczne, ponad 10 000 razy silniejsze niż typowe gwiazdy neutronowe. Nazywa się je magnetarami. Emitują one energię w postaci rozbłysków, które czasami są olbrzymie.
Jednak w ciągu ostatnich 50 lat obserwacji promieniowania gamma tylko trzy olbrzymie rozbłyski zostały zakwalifikowane jako pochodzące z magnetarów w naszej Galaktyce. Wybuchy te są bardzo silne: jeden z nich, wykryty w grudniu 2004 roku, pochodził z odległości 30 000 lat świetlnych od nas, ale mimo to był wystarczająco silny, aby wpłynąć na górne warstwy ziemskiej atmosfery, podobnie jak robią to rozbłyski słoneczne, pochodzące ze znacznie bliższych nam obszarów.
Rozbłysk wykryty przez INTEGRAL jest pierwszym potwierdzeniem rozbłysku magnetara poza Drogą Mleczną. M82 to jasna galaktyka, w której dochodzi do procesów gwiazdotwórczych. W tych regionach rodzą się masywne gwiazdy, które żyją krótko, burzliwie i pozostawiają po sobie gwiazdy neutronowe. Odkrycie magnetara w tym regionie potwierdza, że magnetary są prawdopodobnie młodymi gwiazdami neutronowymi – dodał Volodymyr Savchenko. Poszukiwania kolejnych magnetarów będą kontynuowane w innych pozagalaktycznych regionach gwiazdotwórczych, aby zrozumieć te niezwykłe obiekty astronomiczne. Jeżeli astronomom uda się znaleźć ich znacznie więcej, będą mogli zacząć rozumieć, jak często dochodzi do takich rozbłysków i w jaki sposób gwiazdy neutronowe tracą energię w tym procesie.
INTEGRAL, kluczowy instrument w wyścigu z czasem
Rozbłyski o tak krótkim czasie trwania można uchwycić tylko przypadkowo, gdy obserwatorium jest skierowane we właściwą stronę. To sprawia, że INTEGRAL ze swoim dużym polem widzenia, ponad 3000 razy większym niż tarcza Księżyca, jest tak ważny dla tych detekcji.
Carlo Ferrigno wyjaśnił: Nasz automatyczny system przetwarzania danych jest wysoce niezawodny i umożliwia nam natychmiastowe zaalarmowanie społeczności. W przypadku wykrycia nieoczekiwanych obserwacji, takich jak ta, INTEGRAL i XMM-Newton mogą być elastyczne w swoich harmonogramach, co jest niezbędne w przypadku odkryć o kluczowym znaczeniu czasowym. W tym przypadku, gdyby obserwacje zostały przeprowadzone zaledwie dzień później, nie byłoby tak mocnego dowodu na to, że był to rzeczywiście magnetar, a nie rozbłysk gamma.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
