Stelele se ciocnesc într-un „derby de demolare” galactic, rezultând o explozie excentrică de raze gamma – Ars Technica

Când astronomii au detectat o explozie puternică de raze gamma (GRB) în octombrie 2019, cea mai probabilă explicație a fost că o stea masivă, pe moarte, dintr-o galaxie îndepărtată, a explodat într-o supernova. Dar datele din observațiile ulterioare au arătat că explozia a fost declanșată de ciocnirea stelelor (sau a rămășițelor acestora) într-o regiune dens populată din apropierea găurii negre supermasive a unei galaxii antice, potrivit datelor. frunză nouă Publicat în Nature Astronomy. Un astfel de eveniment rar a fost postulat, dar aceasta este prima dovadă observațională.

După cum am menționat mai devreme, exploziile de raze gamma sunt explozii de energie extrem de ridicată în galaxii îndepărtate, care durează între milisecunde și câteva ore. Există două categorii de explozii de raze gamma. Cele mai multe (70 la sută) sunt explozii lungi care durează mai mult de două secunde, adesea cu o strălucire strălucitoare. Acestea sunt de obicei asociate cu galaxii cu formare rapidă a stelelor. Astronomii cred că izbucnirile lungi sunt legate de moartea stelelor masive care se prăbușesc pentru a forma o stea neutronică sau o gaură neagră (sau, alternativ, un magnetar nou format). Mini-gaura neagră va produce jeturi de particule de înaltă energie care se mișcă aproape de viteza luminii, suficient de puternice pentru a străpunge rămășițele stelei progenitoare și a emite raze X și raze gamma.

GRB-urile care durează mai puțin de 2 secunde (aproximativ 30 la sută) sunt considerate explozii scurte, emanând de obicei din regiuni cu foarte puțină formare de stele. Astronomii cred că aceste explozii de raze gamma sunt cauzate de fuziunea a două stele neutronice sau de fuziunea unei stele de neutroni cu o gaură neagră formând o „kilonova”.

O explozie de raze gamma detectată de Observatorul Swift Neil Gehrels de la NASA în 2019 se încadrează în rază lungă. Dar astronomii au fost nedumeriți pentru că nu au putut găsi dovezi ale unei supernove similare. „Pentru fiecare 100 de evenimente care se încadrează în schema tradițională de clasificare a exploziilor de raze gamma, există cel puțin o minge ciudată care ne aruncă într-o buclă.” a spus coautorul Wen Fei Fung, astrofizician la Universitatea Northwestern. „Cu toate acestea, aceste bile ciudate sunt cele care ne spun cel mai mult despre varietatea uimitoare de explozii de care este capabil universul.”

În mod curios, Fong și colegii săi au urmărit estomparea strălucirii ulterioare a luminii ulterioare folosind Observatorul Internațional Gemini, amplificat de datele culese de telescoapele optice scandinave și telescopul spațial Hubble. Lumina ulterioară le-a permis să localizeze GRB într-o regiune la doar 100 de ani lumină de miezul unei galaxii antice – adică foarte aproape de gaura neagră supermasivă din centrul acesteia. Ei au ajuns la concluzia că explozia a fost cauzată de ciocnirea a două stele sau rămășițe stelare.

Acest lucru este important deoarece există trei procese cunoscute pentru moartea unei stele, în funcție de masa acesteia. Stele masive explodează într-o supernovă, în timp ce o stea cu masa soarelui nostru își aruncă straturile exterioare și în cele din urmă se estompează într-o pitică albă. Rămășițele stelare formate din supernove – stele neutronice sau găuri negre – pot forma sisteme binare și, în cele din urmă, se pot ciocni.

Acum avem o a patra alternativă: stelele se pot ciocni în regiunile dens împachetate ale galaxiilor antice – un eveniment care este foarte rar în galaxiile active, care nu sunt la fel de dense. O galaxie antică ar putea conține un milion de stele într-o regiune de doar câțiva ani lumină. În acest caz, efectele gravitaționale de a fi atât de aproape de o gaură neagră supermasivă ar modifica mișcările acelor stele, astfel încât acestea să se miște în direcții aleatorii. În cele din urmă, se va întâmpla o coliziune.

De fapt, autorii subliniază că aceste tipuri de ciocniri pot să nu fie atât de rare; Pur și simplu nu detectăm semnale ale GRB-urilor și luminii ulterioare din cauza întregului praf și gaz care ne blochează vederea asupra centrelor galactice antice. Dacă astronomii pot capta o semnătură a undei gravitaționale împreună cu acest tip de GRB în viitor, le-ar putea spune mai multe despre acest tip de moarte stelară.

„Aceste noi rezultate arată că stelele își pot întâlni dispariția în unele dintre regiunile mai dense ale universului, unde pot fi împinse în ciocniri.” a spus coautorul Andrew Levan, astronom la Universitatea Radboud din Olanda. „Acest lucru este interesant pentru a înțelege cum mor stelele și pentru a răspunde la alte întrebări, cum ar fi sursele neașteptate care ar putea crea undele gravitaționale pe care le putem detecta pe Pământ”.

DOI: Nature Astronomy, 2023. 10.1038 / s41550-023-01998-8 (despre DOI).