Międzynarodowy zespół naukowców wykrył gigantyczny rozbłysk pochodzący z magnetara.
Satelita INTEGRAL zauważył rozbłysk promieniowania gamma – wysokoenergetycznych fotonów – pochodzących z pobliskiej galaktyki M82. Zaledwie kilka godzin później teleskop rentgenowski XMM-Newton poszukiwał poświaty po eksplozji, ale jej nie znalazł. Międzynarodowy zespół zdał sobie sprawę, że rozbłysk musiał być pozagalaktycznym rozbłyskiem magnetara – młodej gwiazdy neutronowej o wyjątkowo silnym polu magnetycznym. Artykuł opisujący odkryci został opublikowany w czasopiśmie „Nature”.
15 listopada 2023 roku satelita INTEGRAL zauważył nagłą eksplozję rzadkiego obiektu. Na zaledwie jedną dziesiątą sekundy na niebie pojawiła się krótka seria energetycznego promieniowania gamma. Dane z satelity zostały odebrane w Centrum Danych Naukowych INTEGRAL (ISDC), znajdującym się na Wydziale Astronomii Uniwersytetu w Genui, skąd wysłano ostrzeżenie o wybuchu promieniowania gamma do astronomów na całym świecie zaledwie 13 sekund po jego wykryciu – wyjaśnił Carlo Ferrigno, pracownik naukowy tego wydziału, kierownik ISDC i współautor publikacji.
Oprogramowanie IBAS (Integral Burst Alert System) automatycznie zlokalizowało galaktykę M82, oddaloną o 12 milionów lat świetlnych. Ten system ostrzegania został opracowany i jest obsługiwany przez badaczy i inżynierów z UNIGE we współpracy z naukowcami z całego świata.
Ciekawy sygnał z pobliskiej galaktyki
Rozbłyski gamma pochodzą z odległych miejsc na niebie, ale ten wybuch pochodził z jasnej, pobliskiej galaktyki – wyjaśnił Sandro Mereghetti z Narodowego Instytutu Astrofizyki (INAF–IASF) w Mediolanie, główny autor publikacji i współpracownik IBAS. Zespół natychmiast zwrócił się do obsługi teleskopu XMM-Newton z prośbą o jak najszybszą obserwację miejsca wybuchu. Gdyby był to krótki rozbłysk gamma wywołany przez dwie zderzające się gwiazdy neutronowe, kolizja wytworzyłaby fale grawitacyjne i miałaby poświatę w promieniowaniu rentgenowskim i świetle widzialnym.
Jednak obserwacje za pomocą teleskopu XMM-Newton pokazały jedynie gorący gaz i gwiazdy w galaktyce. Korzystając z naziemnych teleskopów optycznych, w tym włoskiego Telescopio Nazionale Galileo i francuskiego Observatoire de Haute-Provence, badacze szukali również sygnału w świetle widzialnym, zaczynając zaledwie kilka godzin po eksplozji – ale ponownie niczego nie znaleźli. Brak sygnału w promieniowaniu rentgenowskim i świetle widzialnym oraz brak fal grawitacyjnych zmierzonych przez detektory na Ziemi (LIGO/VIRGO/KAGRA) sprawiają, że najpewniejszym wyjaśnieniem jest to, że sygnał pochodził od magnetara.
Magnetary: mega-magnetyczne gwiazdy, które niedawno umarły
Kiedy gwiazdy masywniejsze niż osiem mas Słońc umierają, eksplodują jako supernowa, która pozostawia za sobą czarną dziurę lub gwiazdę neutronową. Gwiazdy neutronowe to zwarte pozostałości gwiazdowe o masie większej niż masa Słońca, upakowane w kulę o wielkości województwa. Szybko wirują i mają silne pola magnetyczne – wyjaśnił Volodymyr Savchenko, starszy pracownik naukowy w Departamencie Astronomii na Wydziale Nauk UNIGE i współautor publikacji. Niektóre młode gwiazdy neutronowe mają wyjątkowo silne pola magnetyczne, ponad 10 tysięcy razy silniejsze niż typowe gwiazdy neutronowe – nazywane są wówczas magnetarami. Emitują one energię w postaci rozbłysków, które bywają olbrzymie.
Jednak w ciągu ostatnich 50 lat obserwacji promieniowania gamma tylko trzy olbrzymie rozbłyski zostały zakwalifikowane jako pochodzące z magnetarów w naszej Galaktyce. Wybuchy te są bardzo silne – jeden z nich, wykryty w grudniu 2004 roku, pochodził z odległości 30 tysięcy lat świetlnych od nas, ale mimo to był wystarczająco silny, aby wpłynąć na górne warstwy ziemskiej atmosfery, podobnie jak robią to rozbłyski słoneczne, pochodzące ze znacznie bliższych nam obszarów.
Rozbłysk wykryty przez INTEGRAL jest pierwszym potwierdzeniem rozbłysku magnetara poza Drogą Mleczną. M82 to jasna galaktyka, w której zachodzą procesy gwiazdotwórcze. W tych regionach rodzą się masywne gwiazdy, które żyją krótko i burzliwie – i pozostawiają po sobie gwiazdy neutronowe. Odkrycie magnetara w tym regionie potwierdza, że magnetary są prawdopodobnie młodymi gwiazdami neutronowymi – dodał Volodymyr Savchenko. Poszukiwania kolejnych magnetarów będą kontynuowane w innych pozagalaktycznych regionach gwiazdotwórczych, aby naukowcy mogli zrozumieć te niezwykłe obiekty astronomiczne. Jeżeli uda się znaleźć ich znacznie więcej, będzie można ustalić, jak często dochodzi do takich rozbłysków i w jaki sposób gwiazdy neutronowe tracą energię w tym procesie.
INTEGRAL – kluczowy instrument w wyścigu z czasem
Tak krótki rozbłysk można uchwycić tylko przypadkowo, gdy obserwatorium jest skierowane we właściwą stronę. To sprawia, że INTEGRAL ze swoim dużym polem widzenia (ponad 3 tysiące razy większym niż tarcza Księżyca) jest tak ważny przy wykrywaniu tych zjawisk.
Nasz automatyczny system przetwarzania danych jest wysoce niezawodny i umożliwia nam natychmiastowe zaalarmowanie badaczy na całym świecie – wyjaśnił Carlo Ferrigno. Co więcej, INTEGRAL i XMM-Newton mają elastyczny harmonogram, co jest niezbędne w przypadku odkryć takich jak to, gdy czas gra dużą rolę. Gdyby omawiane obserwacje zostały przeprowadzone zaledwie dzień później, nie byłoby tak mocnego dowodu na to, że był to rzeczywiście magnetar, a nie rozbłysk gamma.
Opracowanie: Agnieszka Nowak
Więcej informacji:
- Eruption of mega-magnetic star lights up nearby galaxy
- A magnetar giant flare in the nearby starburst galaxy M82
Źródło: UNIGE
Na ilustracji: Wizja artystyczna magnetara. Źródło: ESA
