Odkryto źródło kosmicznego krewnego GW170817

Ponad rok temu astronomowie poinformowali o pierwszej detekcji fal elektromagnetycznych (światła) ze źródła fal grawitacyjnych. Teraz, rok później, badacze ogłaszają istnienie kosmicznego krewnego tego historycznego wydarzenia.

Odkrycia dokonano wykorzystując dane m.in. z obserwatoriów Chandra i Swift oraz teleskopów Fermiego, Hubble’a i Discovery Channel.

Obiekt nowych badań, nazwany GRB 150101B, po raz pierwszy został zgłoszony jako rozbłysk gamma wykryty przez teleskop Fermiego w styczniu 2015 r. Detekcje na innych długościach fali pokazują, że GRB 150101B wykazuje niezwykłe podobieństwo do połączenia się gwiazd neutronowych i źródła fal grawitacyjnych wykrytych przez LIGO i Virgo w 2017 roku, zdarzenia znanego jako GW170817. Ostatnie badanie stwierdza, że te dwa oddzielne obiekty mogą być ze sobą powiązane.

To odkrycie informuje naukowców o tym, że zdarzenia takie jak GW170817 i GRB 150101B mogą reprezentować zupełnie nową klasę obiektów wybuchowych, które włączają się i wyłączają w promieniach X i mogą być stosunkowo powszechne.

Eleonora Troja, główny autor badania z Goddard Space Flight Center NASA w Greenbelt, Maryland, oraz z University of Maryland w College Park (UMCP), i jej współpracownicy uważają, że zarówno GRB 150101B, jak i GW170817 zostały najprawdopodobniej utworzone przez to samo zdarzenie: połączenie dwóch gwiazd neutronowych, katastroficzne połączenie, które wytworzyło wąski strumień wysokoenergetycznych cząstek. Strumień spowodował krótki, intensywny wybuch promieniowania gamma (znany jako krótki GRB), błysk wysokoenergetyczny, który może trwać zaledwie kilka sekund. GW170817 pokazał, że zdarzenia te mogą także wywołać zmarszczki w czasoprzestrzeni zwane falami grawitacyjnymi.

Widoczna zgodność pomiędzy GRB 150101B i GW170817 jest uderzająca: obydwa zdarzenia wyprodukowały niezwykle słaby i krótkotrwały rozbłysk gamma, i oba były źródłem jasnego, niebieskiego promieniowania w świetle widzialnym trwającego kilka dni, a emisja promieniowania rentgenowskiego trwała znacznie dłużej. Galaktyki, w których znajdują się źródła są również bardzo podobne. Obie są jasnymi galaktykami eliptycznymi z populacją gwiazd w wieku kilku miliardów lat i wykazującymi brak dowodów na to, że powstają w nich nowe gwiazdy.

W przypadku zarówno GRB 150101B, jak i GW170817, powolny wzrost emisji promieniowania rentgenowskiego w porównaniu z większością GRB sugeruje, że eksplozja była prawdopodobnie widziana nie w osi, czyli strumień nie był skierowany bezpośrednio w stronę Ziemi. Odkrycie GRB 150101B jest dopiero drugim zdarzeniem, z którego astronomowie kiedykolwiek odkryli krótki GRB nie w osi.

Chociaż istnieje wiele podobieństw między GRB 150101B i GW170817, znaleziono także dwie istotne różnice. Jedną z nich jest lokalizacja. GW170817 znajduje się około 130 mln lat świetlnych stąd, natomiast GRB 150101B leży około 1,7 mld lat świetlnych od Ziemi. Nawet gdyby LIGO działało na początku 2015 roku, prawdopodobnie nie wykryłoby fal grawitacyjnych od GRB 150101B, ze względu na większą odległość.

Piękno GW170817 polega na tym, że dało astronomom zestaw charakterystycznych cech do identyfikacji nowych członków rodziny obiektów wybuchowych na jeszcze większych odległościach, niż LIGO może obecnie osiągnąć.

Emisja optyczna z GRB 150101B w dużej mierze jest przesunięta ku niebieskiej części widma, co stanowi ważną wskazówkę, że to zdarzenie objęło tzw. kilonową, jak widziana w GW170817. Kilonowa jest niezwykle silną eksplozją uwalniającą nie tylko dużą ilość energii, ale również wytwarzającą ważne pierwiastki, takie jak złoto, platyna i uran, których inne gwiezdne eksplozje nie tworzą.

Możliwe, że kilka fuzji, takich jak te z GRB 150101B i GW170817, zostało wcześniej zidentyfikowanych jako krótkie GRB, ale nie zostały one zidentyfikowane przy użyciu innych teleskopów. Bez detekcji na dłuższych falach, takich jak promieniowanie rentgenowskie czy światło widzialne, pozycje GRB nie są wystarczająco dokładne, aby określić, w jakiej galaktyce się znajdują.

W przypadku GRB 150101B astronomowie początkowo sądzili, że jego odpowiednikiem było źródło promieniowania rentgenowskiego wykryte przez Swift w centrum galaktyki, pochodzące prawdopodobnie z materii opadającej do supermasywnej czarnej dziury. Jednakże dalsze obserwacje z Chandra wykryły prawdziwy odpowiednik z dala od centrum galaktyki gospodarza.

Inną ważną różnicą między GRB 150101B a GW170817 jest to, że bez wykrycia fal grawitacyjnych zespół nie zna mas dwóch połączonych obiektów. Możliwe, że była to fuzja pomiędzy czarną dziurą i gwiazdą neutronową a nie między dwiema gwiazdami neutronowymi.

„Potrzebujemy więcej przypadków, takich jak GW170817, które łączą fale grawitacyjne i elektromagnetyczne, aby znaleźć przykład połączenia między gwiazdą neutronową i czarną dziurą. Takie wykrycie byłoby pierwszym tego rodzaju. Nasze wyniki są zachęcające do znalezienia kolejnych połączeń i dokonania takiej detekcji” – mówi współautor Hendrik Van Eerten z University of Bath w Zjednoczonym Królestwie.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:
Chandra

Dodaj komentarz

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.