Вторник, 27 февраля, 2024
ДомойКосмосНАСА отслеживает самое яркое космическое событие, когда-либо зарегистрированное: «Это безумие!»

НАСА отслеживает самое яркое космическое событие, когда-либо зарегистрированное: «Это безумие!»

- Advertisement -

Астрономы полагают, что длинный гамма-всплеск (гамма-всплеск) возникает из-за массивной, быстро вращающейся звезды, когда в ее ядре заканчивается топливо и он коллапсирует, образуя черную дыру в центре звезды. В задумке этого художника две струи вылетают из умирающей звезды и взаимодействуют с окружающим газом и пылью. Фото: Лаборатория концептуальных изображений Центра космических полетов имени Годдарда НАСА.

Астрономы стали свидетелями ЛОДКИ, самого яркого космического события, когда-либо зарегистрированного, продемонстрировавшего мощь астрономии во временной области и мультимессенджерной астрономии. Это и другие подобные ему события дают представление о динамических процессах во Вселенной и о роли сотрудничества в научных открытиях.

Телефон Стивена Лесажа начал вибрировать сразу после перерыва 9 октября 2022 года, когда он с другом смотрел футбольный матч в Атланте. Когда Лесаж увидел входящие сообщения, совпадение уже не казалось важным. Произошло редкое космическое событие, и ему нужно было немедленно добраться до компьютера.

Гамма-спутник НАСА «Ферми» и обсерватория Нила Герельса Свифта заметили необычно яркий сигнал в космосе и отправили автоматические оповещения ученым. Канал чата Ферми команды Лесажа заполнился сообщениями, пока ученые координировали свою стратегию дальнейших действий.

«Все в этой группе говорили: «Это безумие!» Кто должен это анализировать? Это то, чего мы так долго ждали», — вспоминает Лесаж, аспирант Университета Алабамы в Хантсвилле. «Время идти!»

Необычное событие оказалось космическим взрывом, который, возможно, был самым ярким в рентгеновском и гамма-излучении с момента зарождения цивилизации. Астрономы назвали ее ЛОДКОЙ, «самой яркой за все время». Лесаж провел анализ данных Ферми, который продемонстрировал, насколько яркой была ЛОДКА на самом деле. Более 150 телескопов в космосе и на Земле следили за происходящим, чтобы получить более подробную информацию о событии, в том числе НАСАIXPE (Imaging X-ray Polarimetry Explorer), космический телескоп Хаббла и космический телескоп Джеймса Уэбба, а также телескоп XMM-Newton Европейского космического агентства.

Вселенная меняется

ЛОДКА — это пример того, что астрономы называют астрономией временной области и мультимессенджерной астрономией. Часть «Временная область» относится к событиям, происходящим во Вселенной, которые телескопы могут наблюдать по мере их развития, например, сверхновая или слияние двух нейтронных звезд. «Мультимессенджерная астрономия» относится к множеству «посланников», которые доставляют информацию из Вселенной, включая все формы света, частицы высокой энергии и пульсации в пространстве-времени, называемые гравитационные волны.

Хотя может показаться, что Вселенная меняется чрезвычайно медленно, в течение миллионов или даже миллиардов лет, ее небесные обитатели иногда действительно производят драматические изменения порядка дней или даже долей секунды. Галактические центры становятся ярче, поскольку их центральные черные дыры поглощают вещество. Сифон черных дыр плазма от ближайших звезд. Звезды взрываются. Нейтронные звезды сталкиваются с черными дырами, нейтронные звезды сталкиваются с нейтронными звездами, а черные дыры сливаются с черными дырами. Даже отдаленные падения небесных объектов могут вызвать мощную рябь, которую можно обнаружить с помощью космических и наземных телескопов и инструментов. Многие из этих явлений непредсказуемы с точки зрения того, где и когда они могут произойти в следующий раз.

У НАСА есть два спутника-«сторожевого пса» с широкими полями обзора, которые отправляют предупреждения при обнаружении внезапного увеличения яркости гамма-лучей: «Ферми» и «Свифт». Монитор и телескоп большой площади гамма-всплесков Ферми, а также телескоп оповещения о всплесках Свифта являются ключевыми инструментами, которые могут первыми наблюдать эти события.

«Когда происходит что-то импульсивное, когда что-то грохочет и взрывается или что-то хрустнет и разрушается, они срабатывают», — сказала Валери Коннотон, руководитель портфолио астрофизики высоких энергий и Инициативы по астрономии во временной области и с несколькими сообщениями в Отделе астрофизики НАСА. Штаб-квартира в Вашингтоне.

Как только ученые получат оповещение на свои компьютеры и телефоны, они смогут сотрудничать с другими телескопами, чтобы следить за событием. Используя множество различных космических обсерваторий и инструментов для изучения этих во многом непредсказуемых вспышек, ученые могут собрать воедино, что, где, когда и почему они наблюдали «всплеск» в обычном спокойствии космоса.

Сравнив наблюдения BOAT с многочисленных телескопов, ученые определили, что этот необычно яркий всплеск произошел от сверхновой, а точнее, от коллапса ядра массивной звезды, быстро вращающейся. Позже, по данным НАСА НуСТАР В ходе миссии ученые обнаружили, что струя материала, вылетающая из взорвавшейся звезды, имела более сложную форму, чем они первоначально думали.

«Гигантская звезда только что взорвалась, и мы сможем изучить ее и выяснить, что произошло, провести реверс-инжиниринг всех частей и собрать их воедино», — сказал Лесаж.

«Астрономия во временной области позволяет нам получить фундаментальные ответы о свойствах Вселенной, самой фундаментальной физики и происхождении элементов».

Эрик Бернс, астрофизик, Университет штата Луизиана

Новые яркие сигналы

Всего через пять месяцев после ЛОДКИ ученые получили предупреждение от Ферми о втором по яркости гамма-всплеске, наблюдаемом за последние 50 лет. Этот новый сигнал, GRB 230307A., произошедший в марте 2023 года, присоединился к BOAT в категории «длинных» гамма-всплесков, длительностью 200 секунд, по сравнению с 600 у BOAT. Благодаря инфракрасным данным НАСА Космический телескоп Джеймса УэббаУченые определили, что GRB 230307A мог иметь совсем другое происхождение: слияние двух нейтронных звезд примерно в миллиарде световых лет от Земли. Более того, Уэбб обнаружил редкий элемент теллур, что позволяет предположить, что нейтронная звезда слияния создают такие тяжелые элементы.

Этот результат до сих пор озадачивает таких астрономов, как Эрик Бернс, соавтор статьи GRB 230307A и член команды Ферми в Университете штата Луизиана. Слияние нейтронных звезд не должно вызывать такие длинные гамма-всплески, а современные модели атомной физики не полностью объясняют длины волн средней инфракрасной области, обнаруженные Уэббом. Он надеется, что Уэбб поможет нам узнать больше о подобных событиях в ближайшие несколько лет.

«Астрономия во временной области позволяет нам получить фундаментальные ответы о свойствах Вселенной, самой фундаментальной физики и происхождении элементов», — сказал Бернс.

На этом изображении, полученном с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба NIRCam (камера ближнего инфракрасного диапазона) НАСА, виден гамма-всплеск (GRB) 230307A и связанная с ним килоновая звезда, а также ее бывшая родная галактика среди их местного окружения, состоящего из других галактик и звезд переднего плана. GRB, вероятно, возник в результате слияния двух нейтронных звезд. Нейтронные звезды были выброшены из своей родной галактики и преодолели расстояние около 120 000 световых лет, что примерно соответствует диаметру галактики Млечный Путь, прежде чем окончательно слиться через несколько сотен миллионов лет. Авторы и права: НАСА, ЕКА, CSA, STScI, Эндрю Леван (IMAPP, Warw)

Множество мессенджеров

Космические «посланники», связанные с мимолетными космическими вспышками, также помогают ученым восстановить их происхождение. Первое открытие гравитационных волн в 2015 году ЛИГОЛазерно-Интерферометрическая Гравитационно-Волновая Обсерватория, показала, что Вселенную можно наблюдать совершенно новым способом, и положила начало новой эре возможностей использования нескольких посланников для изучения внезапных всплесков во Вселенной.

В 2017 году ученые продемонстрировали этот потенциал, объединив наблюдения гравитационных волн с данными множества различных наземных и космических обсерваторий для изучения килоновой, или слияния нейтронных звезд, под названием GW170817. Среди результатов обширного изучения этой килоновой Бернс и его коллеги использовали ее для первого точного измерения скорости гравитации, что стало «последним крупным подтверждением предсказания Эйнштейна», сказал он.

Сегодня сеть LIGO, поддерживаемая Национальным научным фондом США (NSF), европейской VIRGO и японской KAGRA, следит за явлениями гравитационных волн.

На этой иллюстрации обреченные нейтронные звезды движутся навстречу своей гибели. Гравитационные волны поглощают орбитальную энергию, заставляя звезды сближаться и сливаться. Когда они сталкиваются, часть обломков разлетается в струях частиц, движущихся почти со скоростью света, вызывая краткую вспышку гамма-лучей. Фото: Центр космических полетов имени Годдарда НАСА/Лаборатория концептуальных изображений.

Свет — единственный вид «посланника» из Вселенной, который был обнаружен как для «ЛОДКИ», так и для гамма-всплеска, который, по-видимому, произвел теллур. Эксперимент под названием IceCube возле Южного полюса, проводимый при поддержке Национального научного фонда, искал нейтрино высокой энергии, исходящие из той же области неба, что и каждое событие, но не нашел ни одного. Однако отсутствие наблюдаемых нейтрино помогает ученым ограничить возможности развития этих событий.

«Такой подход с использованием нескольких сообщений важен, даже если у вас нет возможности обнаружения», — сказала Микела Негро, астрофизик и доцент Университета штата Луизиана. «Это действительно помогает исключить некоторые сценарии, а также сообщает нам что-то новое, когда у нас есть обнаружения».

Светлое будущее

Для Лесажа, который пишет диссертацию о ЛОДКЕ, астрономия во временной области и мультимессенджерная астрономия являются интересной областью исследований. Сама ЛОДКА все еще занимает его и других астрономов, поскольку они наблюдают за всеми процессами, обнаруженными в исключительно ярком свете этого экстремального явления. Но обязательно произойдут более скоротечные события, которые будут держать ученых в напряжении, когда они будут гоняться за ними с помощью самых разных телескопов и инструментов.

«Это всего лишь мимолетные события — посмотрите сейчас, иначе вы их пропустите», — сказал Лесаж. «Посмотрите так быстро, как только сможете».

Дополнительная литература: Телескопы на корпусе

В ближайшие несколько лет НАСА запустит новые спутники-наблюдатели, которые помогут отслеживать внезапные переходные явления, подобные этим. Они включают в себя несколько КубСатыкоторые представляют собой класс миниатюрных космических кораблей, построенных в виде стандартизированных кубов со стороной около 4 дюймов (10 см):

  • BurstCubeзапуск которого запланирован на март 2024 года, для мониторинга сигналов гамма-излучения.
  • BlackCat, запущенный в 2025 году, для обнаружения рентгеновского излучения
  • Звездный Взрывзапуск которого запланирован на 2027 год, для мониторинга сигналов гамма-излучения.

Международное партнерство также предполагает такой вид науки:

  • УЛЬТРАСАТ (Ультрафиолетовый переходный астрономический спутник), небольшой спутник Израильского космического агентства и Института науки Вейцмана с широким полем зрения, специализирующийся на ультрафиолетовом свете, внес вклад НАСА. Ожидается запуск в 2026 году.

Кроме того, телескопы НАСА с другими основными целями могут помочь в наблюдении за этими необычными событиями:

  • ПсихикаНа пути к богатому металлами астероиду Психея имеется гамма-спектрометр, который астрономы могут использовать для обнаружения гамма-всплесков во время полета космического корабля к месту назначения в течение следующих нескольких лет.
  • МУДРЫЙ, составивший карту неба в инфракрасном диапазоне, обнаружил множество новых далеких объектов и космических явлений. НЕОВАЙС Миссия, которая повторно использует телескоп WISE, исследует околоземное пространство на предмет потенциально опасных астероидов.
  • Космический телескоп НАСА Нэнси Грейс Роман, инфракрасная обсерватория, которая осветит давние тайны темной энергии и откроет тысячи экзопланет, спроектирована так, чтобы иметь широкий обзор неба и, несомненно, будет улавливать кратковременные инфракрасные сигналы. Обсерватория проведет несколько исследований в поисках этих явлений, а миссия окажет поддержку многим командам в изучении соответствующих тем, начиная от переменных звезд, рождения черных дыр и активных галактик. Роман планируется запустить к маю 2027 года, и он также будет предоставлять оповещения об изменениях в небе, которые он обнаружит.
  • Миссия NEO Surveyor будет использовать инфракрасные детекторы для расширения поиска астероидов и комет, которые могут представлять опасность для Земли. Ожидается, что изображения, которые будут сделаны NEO Surveyor, также будут охватывать множество более удаленных фоновых объектов.

Исходная ссылка

- Advertisement -

Популярное по теме