Астрономы обнаружили килоновую, связанную с гамма-всплеском

Международная группа астрономов обнаружила новую килоновую звезду, связанную с соседним гамма-всплеском (GRB), известным как GRB 211211A. Открытие, о котором сообщается в статье, опубликованной на arXiv.org, может улучшить наше понимание происхождения и природы все еще загадочных гамма-всплесков.

Килоновые (также известные как сверхновые с r-процессом) — это кратковременные явления, происходящие при слиянии двух компактных объектов, таких как две нейтронные звезды или нейтронной звезды и черной дыры.

Предполагается, что они испускают короткие гамма-всплески и сильное электромагнитное излучение из-за радиоактивного распада тяжелых ядер r-процесса. На сегодняшний день килоновые являются единственным наблюдаемым источником нуклеосинтеза r-процесса во Вселенной и могут быть ответственны за создание большинства элементов тяжелее железа.

Всплеск GRB 211211A был идентифицирован 21 декабря 2021 года телескопом Burst Alert Telescope (BAT) на расстоянии около 1,14 миллиарда световых лет. Он длился примерно 51,37 секунды, а его спектральная картина оказалась близкой к среднему значению для популяции длинного RGB. Кривая блеска этого всплеска состоит из нескольких перекрывающихся импульсов, демонстрирующих небольшую спектральную эволюцию.

Группа исследователей провела многоволновую кампанию по наблюдению за GRB 211211A, чтобы пролить больше света на его природу. Для этой цели они использовали такие инструменты, как Nordic Optical Telescope (NOT), обсерваторию Калар-Альто и Очень большая антенная решетка Карла Янского (VLA).

Оптическое изображение этого гамма-всплеска показало некаталогизированный источник, быстро исчезающий в течение первых трех дней после вспышки.

Дальнейшие наблюдения в K-диапазоне с помощью телескопа Gemini-North выявили источник со светимостью K-диапазона 22,4 мкг, что указывает на сильное превышение инфракрасного излучения по сравнению с оптической кривой послесвечения. Впоследствии визуализация с помощью NOT, проведенная через 17 дней после взрыва, выявила связанную с ней сверхновую (SN).

Результаты показывают, что эта сверхновая действительно является килоновой. Исследователи обнаружили, что в результате предполагаемого слияния было выброшено около 0,04 солнечной массы материала, богатого r-процессом. Это согласуется со слиянием двух нейтронных звезд с массами, близкими к 1,4 массы Солнца.

«Если мы предположим, что двойная система-прародитель состоит из двух нейтронных звезд, и воспользуемся предсказаниями моделирования слияния для ограничения относительных масс и скоростей компонентов, мы получим хорошее соответствие с двойной системой массой 1,4 + 1,3 солнечной массы, производящей ≈ 0,02 солнечной массы выбросов, хотя для соответствия светимости в первый день может потребоваться дополнительный нагрев струей гамма-всплеска в течение минутной шкалы времени вспышки», — пояснили астрономы.

По словам авторов статьи, обнаружение ими килоновой после длинного гамма-всплеска означает, что текущие скорости слияния нейтронных звезд, рассчитанные по коротким гамма-всплескам, могут недооценивать истинную популяцию.

Они предполагают, что слияния, связанные с длительными гамма-всплесками, могут вносить значительный вклад как в скорость слияния компактных объектов, так и в обогащение r-процесса.