Субміліметрова обсерваторія зафіксувала гамма-спалах завдяки новій системі швидкого реагування

Субміліметрова обсерваторія (SMA), радіоінтерферометр з восьми телескопів, розташований поблизу вершини Маунакеа на Гавайях, досягла важливого етапу на початку цього року. 26 січня 2026 року науковці з Гарвардського та Смітсонівського центру астрофізики (CfA) продемонстрували здатність нової системи сповіщення швидко реагувати на астрономічні явища, виявлені космічними телескопами. Лише через кілька хвилин після виявлення гамма-спалаху (GRB) SMA здійснила перші спостереження цього явища на міліметрових і субміліметрових довжинах хвиль.

Це сталося після автоматичного сповіщення від обсерваторії Ніла Герхелса Свіфт NASA, яка зафіксувала спалах гамма-променів з джерела, розташованого приблизно за 1,8 мільярда світлових років від Землі. Протягом 90 секунд після виявлення система сповістила чергового оператора. За 13 хвилин телескопи були націлені на об'єкт, а окрема автоматизована аналітика згенерувала зображення вибуху в режимі майже реального часу. Весь процес відбувся майже без втручання людини, демонструючи здатність системи сповіщення скоротити час для міліметрових і субміліметрових спостережень транзитних подій.

Гамма-спалахи є найпотужнішими вибухами у Всесвіті, швидкими, але надзвичайно енергійними подіями, які виникають внаслідок релятивістських джетів — потоків заряджених частинок, що рухаються зі швидкістю, близькою до швидкості світла. Ці джети виникають, коли масивні зірки колапсують (супернові) або коли компактні об'єкти, такі як нейтронні зірки, зливаються (кілонови). Після цього відбувається післясвітло, яке X-ray і оптичні телескопи змогли відстежити протягом кількох хвилин або навіть секунд після події.

Swift captured the afterglow of GRB 221009A, the brightest gamma-ray burst ever recorded, detected on October 9th, 2022. (Credit: NASA/Swift)

Це питання є надзвичайно важливим для астрономів, оскільки воно може надати цінні дані про те, що супроводжує гамма-спалахи. Як зазначають у своїй статті, яка з'явилася в The Astrophysical Journal Letters, взаємодія релятивістських джетів з їхнім оточенням створює передній шок (FS), що поширюється в локальному середовищі, та зворотний шок (RS), що поширюється назад у викиді. Оскільки випромінювання FS чутливе лише до енергії вибуху, радіація RS є ключовою для вивчення складу джета, магнетизації та інших властивостей.

Гаррет Кітінг, астрофізик CfA і заступник директора SMA, який очолював зусилля з швидкого реагування, зазначив:

Це було неймовірно спостерігати в реальному часі. Можливість реагувати та обробляти дані так швидко є великим кроком вперед у порівнянні з тим, як зазвичай працює SMA, але це було абсолютно критично важливо для захоплення події, де важливі хвилини. Це був перший раз, коли ми запустили всю систему. Ми багато чого навчилися з цього досвіду і вважаємо, що можемо зменшити час реакції до двох-трьох хвилин.

Два дні потому спостереження показали, що джерело згасло, що стало додатковим підтвердженням того, що SMA зафіксувала транзитне післясвітло, а не фонове джерело радіації. Ці спостереження стали початком програми SMA Sub/millimeter Program to Rapidly Investigate Novel Time-domain Sources (SMA SPRINTS), яка використовує SWA та його широкосмугове оновлення (wSMA) для швидкого супроводу спостережень транзитних подій.

Час реакції в цьому випадку був приблизно в два порядки швидшим, ніж зазвичай для міліметрових і субміліметрових телескопів. Це великий плюс, оскільки традиційна інтерферометрія — де світло з кількох спостережень об'єднується для візуалізації явищ, які важко виявити — є трудомісткою і не надає астрономам прямих зображень з телескопа. Ця нова можливість, реалізована завдяки системі швидкого реагування, є справжнім проривом для цієї галузі.

Vera C. Rubin Observatory and the Milky Way Galaxy (Credit: Rubin Observatory/NSF/AURA/B. Quint)

З появою нових об'єктів, таких як обсерваторія Вери С. Рубін та космічний телескоп Ненсі Роман, які почнуть надсилати численні сповіщення, wSMA допоможе радіоастрономам бути готовими до захоплення таких подій. Як зазначив співавтор Тангмой Ласкар, асистент професора фізики та астрономії в Університеті Юти:

Ця нова можливість відкриває унікальне вікно у фізику деяких з найпотужніших зіркових вибухів. Завдяки SMA ми тепер можемо досліджувати структуру та склад викидів у безпрецедентних деталях, наближаючи нас до розуміння того, як ці вибухи запускають свої потужні джети.

Додаткова інформація: CfA, The Astrophysical Journal Letters.