Вчені підтвердили, що два гамма-сплески були викликані колапсом нейтронних зірок

Гамма-сплески (GRBs) є одними з найенергійніших подій у Всесвіті, вивільняючи більше енергії за кілька секунд, ніж більшість зірок за все своє життя. Ці загадкові події були вперше виявлені в 1967 році супутниками Vela NASA, які були розроблені в Національній лабораторії Лос-Аламос (LANL) для виявлення таємних ядерних випробувань. У недавньому дослідженні вчені з Лос-Аламоса проаналізували два довготривалі гамма-сплески та визначили, що вони були викликані колапсом нейтронних зірок, що призвело до утворення чорних дір (подія колапсара).

Як пояснюють у своєму дослідженні, яке з'явилося в The Astrophysical Journal Letters, ці події колапсара вивільнили величезні сплески гамма-випромінювання в процесі. Перед їхнім аналізом вчені припускали, що ці дві події були викликані злиттям двох нейтронних зірок, відомим як подія кілонова (сплеск енергії, пов'язаний з утворенням важких елементів). Їхні результати підтверджують ранні інтерпретації подій і змушують астрономів переглянути, як вони моделюють ці екзотичні, енергетичні події.

Як пояснив Марко Рістіć, постдокторант Лос-Аламоса та головний автор дослідження, у прес-релізі LANL:

Гамма-сплески є продуктами деяких з найінтенсивніших, екзотичних ситуацій у Всесвіті, з дійсно високими щільностями та температурами, релятивістськими ефектами та різними часовими шкалами, які зливаються разом. Завдяки нашому моделюванню та симуляції нового погляду на ці два незвичайні довготривалі гамма-сплески, ми отримуємо новий погляд на ці складні та захоплюючі екстремальні події.

Столкнення двох нейтронних зірок може створити рідкісні елементи, такі як золото. Кредит: Dana Berry/SkyWorks Digital, Inc.

Події позначені як GRB 211211A та GRB 20307A, які були виявлені монітором гамма-сплесків Фермі NASA у 2021 та 2023 роках відповідно. Використовуючи набори даних NASA, команда змоделювала події на суперкомп'ютері HPE Cray EX "Chicoma" лабораторії, щоб краще зрозуміти створення кілонов і відповідне утворення важких елементів через нуклеосинтез. У попередньому дослідженні команда запропонувала новий механізм для цього процесу, в якому колапсари створюють елементи важчі за залізо (золото, свинець, уран тощо) через швидке захоплення нейтронів.

Їхні результати передбачали склад елементів без дуже важких елементів, що було майже ідентичним до спостережень GRB. Це узгоджується з однією з провідних інтерпретацій GRB: що вони відбуваються двома способами: короткочасні сплески (менше 2 секунд) та довготривалі сплески (більше 2 секунд). В той час як перші, як вважається, є наслідком злиття нейтронних зірок, останні, здається, походять від колапсарів. Сказав теоретичний фізик Лос-Аламоса та співавтор дослідження Меттью Мампауер:

Те, що ми дізналися, це те, що, всупереч сучасним інтерпретаціям, тип кілонови, представлений цими довготривалими гамма-сплесками, не передбачає синтезу золота, незважаючи на те, що сигнал показує червоний компонент, який зазвичай асоціюється з виробництвом лантанидів. Просте пояснення виникає з цієї роботи, що вимагає лише однокомпонентної моделі, яка припускає, що кілонови є ще більш різноманітними та складними для інтерпретації, ніж ми думали раніше.

Майбутні спостереження, які включають виявлення гравітаційних хвиль (GW), дозволять астрофізикам краще зрозуміти космічне походження кілонов і їх пов'язаних GRB.