Магнетар в представлении художника. Магнетары — космические объекты с самыми сильными магнитными полями, когда-либо измеренными во Вселенной. Кредит: ЕКА
Пока спутник ЕКА INTEGRAL наблюдал за небом, он заметил всплеск гамма-лучей — фотонов высокой энергии — исходящих из соседней галактики M82. Всего несколько часов спустя рентгеновский космический телескоп XMM-Newton Европейского космического агентства искал послесвечение от взрыва, но не нашел его.
Международная группа, включающая исследователей из Женевского университета (UNIGE), пришла к выводу, что всплеск, должно быть, был внегалактической вспышкой магнетара, молодой нейтронной звезды с исключительно сильным магнитным полем. Открытие было опубликовано в журнале Nature.
15 ноября 2023 года спутник ЕКА INTEGRAL зафиксировал внезапный взрыв редкого объекта. Всего на десятую долю секунды в небе появилась короткая вспышка энергичных гамма-лучей. «Спутниковые данные были получены в Центре научных данных INTEGRAL (ISDC), расположенном на базе сайта Ecogia астрономического департамента UNIGE, откуда астрономам всего мира было разослано предупреждение о всплеске гамма-излучения всего через 13 секунд после его обнаружения». объясняет Карло Ферриньо, старший научный сотрудник отдела астрономии факультета естественных наук UNIGE, научный сотрудник ISDC и соавтор публикации.
Программное обеспечение IBAS (Integral Burst Alert System) автоматически определило местоположение галактики M82, находящейся на расстоянии 12 миллионов световых лет от нас. Эта система оповещения была разработана и эксплуатируется учеными и инженерами UNIGE в сотрудничестве с международными коллегами.
Любопытный сигнал из соседней галактики
«Мы сразу поняли, что это особый сигнал тревоги. Гамма-всплески приходят издалека и из любой точки неба, но этот всплеск пришел из яркой соседней галактики», — объясняет Сандро Мерегетти из Национального института астрофизики (INAF–IASF). ) в Милане, Италия, ведущий автор публикации и участник IBAS.
Команда немедленно обратилась к космическому телескопу XMM-Newton ЕКА с просьбой как можно скорее провести последующие наблюдения за местоположением взрыва. Если бы это был короткий гамма-всплеск, вызванный двумя сталкивающимися нейтронными звездами, столкновение создало бы гравитационные волны и имело бы послесвечение в рентгеновских лучах и видимом свете.
Однако наблюдения XMM-Newton показали только горячий газ и звезды в галактике. Используя наземные оптические телескопы, в том числе итальянский Telescopio Nazionale Galileo и французскую обсерваторию Верхнего Прованса, они также искали сигнал в видимом свете, начиная всего через несколько часов после взрыва, но снова ничего не нашли.
При отсутствии сигнала в рентгеновских лучах и видимом свете, а также при отсутствии гравитационных волн, измеренных детекторами на Земле (LIGO/VIRGO/KAGRA), наиболее достоверным объяснением является то, что сигнал исходил от магнетара.
Магнетары: мегамагнитные звезды, недавно умершие.
«Когда звезды, массивные в восемь раз больше Солнца, умирают, они взрываются, образуя сверхновую, оставляя за собой черную дыру или нейтронную звезду. Нейтронные звезды — это очень компактные звездные остатки, масса которых превышает массу Солнца, упакованная в сферу размером с Кантон Женева. Они быстро вращаются и имеют сильные магнитные поля», — объясняет Владимир Савченко, старший научный сотрудник кафедры астрономии факультета естественных наук UNIGE и соавтор публикации.
Некоторые молодые нейтронные звезды обладают очень сильными магнитными полями, более чем в 10 000 раз превышающими магнитные поля типичных нейтронных звезд. Их называют магнетарами. Они излучают энергию в виде вспышек, и иногда эти вспышки бывают гигантскими.
Однако за последние 50 лет наблюдений гамма-излучения было идентифицировано только три гигантские вспышки, исходящие от магнетаров в нашей галактике. Эти вспышки очень сильны: одна, обнаруженная в декабре 2004 года, произошла на расстоянии 30 000 световых лет от нас, но все же была достаточно мощной, чтобы воздействовать на верхние слои атмосферы Земли, как это делают солнечные вспышки, пришедшие гораздо ближе к нам.
Вспышка, обнаруженная ИНТЕГРАЛом, является первым твердым подтверждением вспышки магнетара за пределами Млечного Пути. M82 — яркая галактика, в которой происходит звездообразование. В этих регионах рождаются массивные звезды, живут короткой бурной жизнью и оставляют после себя нейтронную звезду. «Обнаружение магнетара в этом регионе подтверждает, что магнетары, скорее всего, являются молодыми нейтронными звездами», — добавляет Савченко.
Поиск новых магнетаров будет продолжен в других внегалактических регионах звездообразования, чтобы понять эти необычные астрономические объекты. Если астрономам удастся найти гораздо больше, они смогут начать понимать, как часто происходят эти вспышки и как нейтронные звезды теряют энергию в процессе.
INTEGRAL, ключевой инструмент в гонке со временем
Вспышки такой короткой продолжительности можно зафиксировать только по счастливой случайности, когда обсерватория уже указывает в правильном направлении. Это делает INTEGRAL с его большим полем зрения, более чем в 3000 раз превышающим площадь неба, покрытую Луной, столь важным для этих обнаружений.
Ферриньо объясняет: «Наша система автоматической обработки данных очень надежна и позволяет нам немедленно оповещать население». При обнаружении подобных неожиданных наблюдений INTEGRAL и XMM-Newton могут гибко составлять свои графики, что важно для срочных открытий.
В этом случае, если бы наблюдения были проведены хотя бы на сутки позже, не было бы столь убедительного доказательства того, что это действительно магнетар, а не гамма-всплеск.
Информация от: Женевским университетом
