Учени за първи път засякоха гама-лъчи от свръхрядка свръхнова – те ги свързват с раждането на магнетар

Космическата гама-обсерватория „Ферми“ на НАСА откри признаци на гама-лъчение от свръхярката свръхнова SN 2017egm в галактиката NGC 3191. Експлозията е настъпила на разстояние от около 440 милиона светлинни години от Земята, а допълнителна енергия за нея може да е предоставил магнетар – неутронна звезда с изключително силно магнитно поле, възникнала при колапса на ядрото на масивна звезда. Резултатите от изследването са публикувани в списанието Astronomy & Astrophysics.

SN 2017egm принадлежи към свръхновите с колапс на ядрото. Такива взривове се случват в края на живота на масивни звезди: тяхната централна област губи стабилност, рязко се свива под действието на собствената си гравитация и може да остави след себе си неутронна звезда или черна дупка. В случая с неутронна звезда ядро с маса от една до две слънчеви маси се свива до радиус от около 20 километра.

Неутронните звезди се състоят от вещество с огромна плътност: една чаена лъжичка от такова вещество би тежала около 10 милиона тона на Земята, което е сравнимо с масата на 350 статуи на Свободата. След колапса звездното остатъчно тяло може да се върти със скорост до 700 оборота в секунда. Ако при това магнитното му поле се усили рязко се ражда магнетар – един от най-мощните магнитни обекти във Вселената.

Учените смятат, че именно магнетарът може да обясни необичайната яркост на SN 2017egm. Свръхярките свръхнови излъчват във видимата част на спектъра над 10 пъти повече светлина, отколкото обикновените свръхнови с колапс на ядрото. Според една от версиите, допълнителната енергия им се осигурява от магнетар с магнитно поле, което е приблизително 1 000 пъти по-силно от това на „обикновените“ неутронни звезди.

Изображението показва свръхновата SN 2017egm в два диапазона: във вмъкнатата картинка – във видимата светлина, на фона – в гама-лъчение, регистрирано от космическата обсерватория „Ферми“

Изследователската група сравни оптичното и гама-лъчението на SN 2017egm с изчислителни модели на частици и лъчение от новороден магнетар. Важна роля в тези модели играе мъглявината от магнетарния вятър – облак от електрони и позитрони, изхвърлени от бързо въртящия се магнетар. Когато частиците на веществото се сблъскат със своите античастици, настъпва анигилация: освободената енергия се излъчва под формата на гама-лъчи. След това гама-лъчите се сблъскват с външната обвивка на отломките от свръхновата и се превръщат в по-малко енергична видима светлина.

„Почти 20 години астрономите търсеха в данните на „Ферми“ гама-сигнали от хиляди свръхнови и макар че вече бяха съобщавани няколко любопитни признаци, досега нито един от тях не беше безспорен.“

заяви ръководителят на изследователската група Фабио Асеро от Университета Париж-Сакле

Екипът търсеше гама-лъчение от шестте най-близки свръхсветли свръхнови, регистрирани през първите 16 години от работата на „Ферми“. Признаци за такова излъчване бяха открити само при SN 2017egm. Светлината от това събитие е пътувала до Земята около 440 милиона години, но по космически мерки обектът остава една от най-близките известни свръхнови с колапс на ядрото.

Рентгеново излъчване Swift J1834.9-0846 в центъра на остатъка от свръхновата W41 произхожда от първата открита мъглявина от магнетарен вятър, очертана с контур

Според Асеро, около три месеца след колапса, когато остатъците от свръхновата изстинат, гама-лъчението може да започне да излъчва навън. Моделът на магнетара добре обяснява яркостта на свръхновата и времето на появата на гама-лъчението през първите месеци след взрива, но изисква уточнения в по-късните етапи, когато видимата светлина угасва неравномерно.