Астрономы зафиксировали «сердцебиение» новорожденного магнетара в гамма-всплеске GRB 230307A

Международная команда астрономов впервые зафиксировала прямое наблюдение «сердцебиения» новорожденного магнетара в гамма-всплеске GRB 230307A. Исследование, опубликованное в журнале Nature Astronomy, выявило периодический сигнал длительностью 160 миллисекунд с частотой 909 Гц. Это открытие предоставляет убедительные доказательства рождения «миллисекундного магнетара» — быстро вращающейся нейтронной звезды с чрезвычайно сильным магнитным полем.

Гамма-всплески (GRB) являются самыми мощными событиями во Вселенной. Обычно их классифицируют по продолжительности: короткие GRB (менее двух секунд) связаны со слиянием нейтронных звезд, а длительные (более двух секунд) — с коллапсом сверхновых, формирующих черные дыры. Однако GRB 230307A, длившийся 200 секунд, представлял собой загадку, поскольку его характеристики указывали на слияние нейтронных звезд, а не на формирование черной дыры.

Это событие стало результатом совместных усилий исследователей из Нанкинского университета, Гонконгского университета и Института физики высоких энергий Китайской академии наук. Обнаружение «сердцебиения» магнетара предполагает, что уравнение состояния нейтронных звезд является относительно жестким, что означает, что материал труднее сжать и он обеспечивает большую поддержку против гравитации. Это открытие также подразумевает, что энергия, впрыскиваемая в выброшенный материал двигателем магнетара, умеренна, и ставит под сомнение модели, которые ранее не могли генерировать релятивистскую струю из новорожденных магнетаров.

Событие стало значительной вехой как первое одновременное наблюдение слияния компактного объекта в рентгеновском и гамма-диапазонах. Полученные данные о GRB 230307A предоставляют ценную информацию о физике гамма-всплесков и формировании магнетаров. Сами магнетары — это нейтронные звезды с настолько интенсивными магнитными полями, что они в квадриллион раз сильнее полей Солнца, и их распад питает мощные рентгеновские и гамма-излучения.

Будущие наблюдения с помощью таких инструментов, как Einstein Probe, запущенный 9 января 2024 года, с его широким полем зрения, могут привести к обнаружению большего числа подобных событий, что еще больше прольет свет на фазу прямого излучения GRB. Последствия этого открытия распространяются на наше понимание звездной эволюции и экстремальной физики, управляющей Вселенной. Подтверждение магнетаров как источников энергии некоторых из самых ярких взрывов дает более четкое представление о динамическом взаимодействии гравитации, магнетизма и материи в космических экстремальных условиях.

GRB 230307A, второй по яркости гамма-всплеск за всю историю наблюдений, продемонстрировал наличие тяжелых химических элементов, таких как теллур, что указывает на синтез элементов, необходимых для жизни, в результате слияния нейтронных звезд. Исследователи использовали различные телескопы, включая космический телескоп Джеймса Уэбба, обсерваторию Нила Гейлза Свифта и гамма-телескоп Ферми, для наблюдения этого события. Открытие подтверждает, что столкновения нейтронных звезд являются идеальными «скороварками» для создания редких элементов, значительно тяжелее железа.