Телескопы «Gemini» и «Blanco» раскрывают тайну происхождения самого длинного гамма-всплеска из когда-либо наблюдавшихся

Гамма-всплески (ГВ) — одни из самых мощных взрывов во Вселенной, уступающие только Большому взрыву. Большинство таких вспышек длятся от нескольких секунд до нескольких минут. Но 2 июля 2025 года астрономы зафиксировали источник ГВ, который испускал повторяющиеся вспышки и в итоге просуществовал более семи часов. Это событие, получившее название GRB 250702B, стало самым продолжительным гамма-всплеском, который когда-либо наблюдали люди.

GRB 250702B был впервые обнаружен космическим гамма-телескопом НАСА «Ферми» (Fermi). Вскоре после того, как космические телескопы зафиксировали первые гамма-всплески и определили их местоположение на небе в рентгеновском диапазоне, астрономы по всему миру начали кампании по наблюдению за этим событием в других диапазонах света.

Одно из первых открытий об этом событии произошло, когда инфракрасные наблюдения, полученные с помощью Очень большого телескопа ESO (VLT), установили, что источник GRB 250702B расположен в галактике за пределами нашей, что до тех пор оставалось вопросом.

Регистрация и анализ послесвечения

После этого группа астрономов под руководством Джонатана Карни, аспиранта Университета Северной Каролины в Чапел-Хилле, приступила к регистрации развивающегося послесвечения события, то есть затухающего светового излучения, которое следует за первоначальной чрезвычайно яркой вспышкой гамма-излучения. Свойства этого излучения могут дать представление о типе события, вызвавшего гамма-всплеск.

Чтобы лучше понять природу этого рекордного события, команда использовала три самых мощных наземных телескопа в мире: 4-метровый телескоп NSF имени Виктора М. Бланко и два 8,1-метровых телескопа Международной обсерватории «Gemin». Эта троица наблюдала за GRB 250702B примерно с 15 часов после первого обнаружения до 18 дней спустя.

Телескоп Blanco расположен в Чили, в Межамериканской обсерватории Серро-Тололо (CTIO), входящей в программу NSF NOIRLab. Международная обсерватория «Gemini» состоит из телескопа «Gemini North» на Гавайях и телескопа «Gemini South» в Чили.

«Возможность быстро наводить телескопы Blanco и Gemini в кратчайшие сроки имеет решающее значение для фиксации таких кратковременных явлений, как гамма-всплески, — говорит Карни. — Без этой возможности наше понимание далёких событий в динамичном ночном небе было бы ограниченным».

Для исследования команда использовала набор инструментов: широкоугольный инфракрасный сканер NEWFIRM и 570-мегапиксельную камеру Dark Energy Camera (DECam), созданную Министерством энергетики США, которые были установлены на телескопе Бланко, а также многообъектные спектрографы Gemini (GMOS), установленные на телескопах Gemini North и Gemini South.

Результаты наблюдений за вспышкой и окружающей средой

Анализ наблюдений показал, что GRB 250702B не был виден в видимом свете, отчасти из-за межзвёздной пыли в нашей галактике Млечный Путь, но в большей степени из-за пыли в галактике, в которой произошёл взрыв. На самом деле телескопу Gemini North, который был единственным инструментом, способным обнаружить галактику в ближнем к видимому спектре, потребовалось почти два часа наблюдений, чтобы уловить слабый сигнал, пробивающийся сквозь пылевые облака.

Затем Карни и его команда объединили эти данные с новыми наблюдениями, сделанными с помощью телескопа Keck I в обсерватории В. М. Кека, а также общедоступными данными VLT, космического телескопа Хаббл НАСА (HST), рентгеновской и радиообсерватории. Затем они сравнили этот надежный набор данных с теоретическими моделями, которые представляют собой основы, объясняющие поведение астрономических явлений. Модели могут использоваться для составления прогнозов, которые затем могут быть проверены на основе данных наблюдений для улучшения понимания учеными.

Анализ, проведённый командой, показал, что первоначальный гамма-сигнал, скорее всего, был вызван столкновением узкой высокоскоростной струи вещества с окружающим веществом. Это явление известно как релятивистская струя. Анализ также помог охарактеризовать среду вокруг гамма-всплеска и галактику, в которой он произошёл.

Они обнаружили, что в месте вспышки находится большое количество пыли, а родительская галактика чрезвычайно массивна по сравнению с большинством родительских галактик гамма-всплесков. Эти данные подтверждают гипотезу о том, что источник гамма-всплеска находится в плотной пылевой среде, возможно, в толстой полосе пыли, присутствующей в родительской галактике вдоль линии прямой видимости между Землёй и источником гамма-всплеска. Эти сведения об окружающей среде гамма-всплеска 250702B позволяют сделать важные выводы о системе, которая произвела первоначальный выброс гамма-лучей.

Возможные источники и будущие исследования

Из примерно 15 000 гамма-всплесков, наблюдавшихся с момента первого обнаружения этого явления в 1973 году, только полдюжины по продолжительности близки к GRB 250702B. Их предполагаемое происхождение варьируется от коллапса голубой сверхгигантской звезды, приливного разрушения или рождения магнетара. Однако GRB 250702B не вписывается ни в одну из известных категорий.

Из полученных на данный момент данных у ученых есть несколько идей о возможных сценариях происхождения: (1) черная дыра, падающая в звезду, которая была лишена водорода и теперь почти полностью состоит из гелия, (2) звезда (или субзвездный объект, такой как планета или коричневый карлик) разрушается при близком столкновении с компактным звездным объектом, таким как звездная черная дыра или нейтронная звезда, в результате так называемого микротидального разрушения, (3) звезда разрывается на части при падении в черную дыру средней массы - разновидность черной дыры средней массы. дыра с массой, в сто-сто тысяч раз превышающей массу нашего солнца, которая, как полагают, существует в изобилии, но до сих пор ее было очень трудно найти. Если верен второй сценарий, то это будет первый в истории случай, когда люди станут свидетелями релятивистского выброса из чёрной дыры промежуточной массы в процессе поглощения звезды.

Хотя для окончательного определения причины GRB 250702B необходимы дополнительные наблюдения, полученные на данный момент данные согласуются с этими новыми объяснениями.

«Эта работа представляет собой увлекательную задачу в области космической археологии, в рамках которой мы восстанавливаем детали события, произошедшего за миллиарды световых лет от нас, — говорит Карни. — Раскрытие этих космических тайн показывает, как много мы ещё не знаем о самых экстремальных событиях во Вселенной, и напоминает нам о том, что нужно продолжать представлять, что может происходить там».

Источник: Astrophysical Journal Letters, Ассоциация университетов для проведения исследований в области астрономии

На изображении:

Слева: звёздное поле вокруг галактики-хозяина GRB 250702B — самого длинного гамма-всплеска, который когда-либо наблюдали астрономы. В него вошли наблюдения, сделанные с помощью телескопа Gemini North, который является частью Международной обсерватории Gemini, частично финансируемой Национальным научным фондом США и управляемой NSF NOIRLab, а также с помощью камеры для изучения тёмной энергии, изготовленной Министерством энергетики США и установленной на 4-метровом телескопе NSF имени Виктора М. Бланко в Межамериканской обсерватории Серро-Тололо, программе NSF NOIRLab. Справа: крупный план галактики, в которой находится источник, сделанный с помощью телескопа Gemini North. Это изображение было получено в результате более чем двухчасового наблюдения, однако родительская галактика выглядит очень тусклой из-за большого количества окружающей её пыли. Данные DECam были получены 3 июля 2025 года. Данные Gemini North были получены 20 июля 2025 года.

Источник: Международная обсерватория «Gemini»/CTIO/NOIRLab/DOE/NSF/AURA Обработка изображений: М. Замани и Д. де Мартин (NOIRLab NSF)

Источник: vk.com

Комментарии: