Ученые выяснили, откуда на Землю пришел мощнейший за 10 тыс. лет гамма-всплеск

Используя космический телескоп имени Джеймса Вебба, астрономы впервые выяснили, что стало причиной мощнейшего гамма-всплеска, зафиксированного на Земле в 2022 году. Его породил коллапс массивной звезды, говорится в исследовании, опубликованном в журнале Nature Astronomy.

9 октября 2022 года космическая обсерватория Swift зарегистрировала феноменально яркий гамма-всплеск, длившийся примерно пять минут, ее источник находился в 2,4 млрд световых лет от Солнца. Вскоре о событии узнало астрономическое сообщество, после чего всплеск в созвездии Стрельца был подтвержден и другими обсерваториями.

«То событие породило какое-то количество самых высокоэнергичных фотонов, когда-либо наблюдавшихся спутниками, призванными наблюдать гамма-лучи. Это было событие, которое на Земле можно наблюдать раз в 10 тыс. лет. Нам повезло жить в период, когда у нас есть технология детектирования таких вспышек во вселенной», — пояснил Питер Бланшар, чья команда выяснила, что стало источником этой вспышки. Гамма-всплеск получил обозначение GRB 221009A, он оказался настолько мощным, что «ослепил» большинство космических детекторов гамма-излучения.

Предположив, что источником вспышки был взрыв сверхновой звезды, Бланшар исследовал его в инфракрасном диапазоне с помощью космического телескопа имени Джеймса Вебба (JWST) спустя полгода после обнаружения вспышки. Спектральный анализ позволил выявить в фотонах от так называемого послесвечения линии кальция и кислорода, которые обычно видны после вспышек сверхновых.

«Когда мы подтвердили, что гамма-вспышка была порождена коллапсом массивной звезды, это дало нам возможность проверить гипотезу о том, как образуются самые тяжелые элементы в природе», — пояснил Бланшар. В настоящее время у астрономов нет полного понимания, в каких процессах во вселенной рождаются элементы тяжелее железа. Считается, что они образуются в результате быстрого процесса захвата нейтронов — так называемый r-процесс.

И до настоящего времени образование таких элементов наблюдался лишь в одном процессе — слияниях двух нейтронных звезд, которые ученые стали видеть с помощью гравитационно-волновых наблюдений.

Однако астрономы считают, что порождать их должны и другие процессы — слишком много во вселенной тяжелых элементов и слишком редко случаются слияния нейтронных звезд. Предполагается, что тяжелые элементы могут рождаться при коллапсе быстро вращающихся массивных звезд — таких, что породила мегавспышку 2022 года. Поэтому с помощью инфракрасного инструмента на борту JWST Бланшар с коллегами исследовали внутренние слои получившихся остатков сверхновой на предмет наличия там следов тяжелых элементов

«Исследуя ее спектр, мы не увидели каких-либо признаков тяжелых элементов, что указывает на то, что события типа GRB 221009A на являются их основными источниками, — пояснил Бланшар. — Это важная информация, поскольку мы собираемся продолжать выяснять, откуда берутся тяжелейшие элементы».

По словам ученых, им стало ясно, почему «нормальная» вспышка сверхновой звезды привела к наблюдению на земле сверхяркого гамма-всплеска. Когда быстро вращающаяся массивная звезда коллапсирует в черную дыру, наружу вырываются джеты вещества, движущиеся с околосветовой скоростью. Если эти джеты оказываются достаточно узконаправленными, вспышка кажется весьма яркой для наблюдателя, оказавшегося на его пути.