Første 'foreldreløse' gammastråleskinn avslører innsikt i kraftige stjerneksplosjoner

Gamma-ray burst art

En kunstners forestilling om et gammastrålespreng. Hvis jetflyene ikke peker mot jorden, kan GRB -signalet gå uoppdaget, men deres interaksjon med støv og gass rundt det kan avsløre deres tilstedeværelse. (Bildekreditt: Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF)





For rundt 25 år siden rev en kraftig eksplosjon gjennom en stjerne, som avfyrte et utbrudd av kraftige gammastråler vekk fra jorden. For første gang har astronomer identifisert de spøkelsesaktige restene av eksplosjonen uten å få øye på selve eksplosjonen, en såkalt foreldreløs gammastrålesprengning (GRB). Det nye objektet er med på å gi innsikt i en sjelden klasse med stjerneksplosjoner.

Gamma-ray bursts er enorme utbrudd som pakker mye kraft på noen få sekunder. Astronomer har oppdaget bare en håndfull av dem, til tross for at de hele tiden lyser opp himmelen. Energien fra eksplosjonene produserer to energiske bjelker ved stjernepolene. Hvis disse bjelkene ikke peker mot jorden - og forskere anslår at bare 1 av 100 gjør det - forblir de usynlige for teleskoper.

Selv om en eksplosjon forblir for alltid usynlig, bør dens etterspill være synlig fra jorden, ifølge en uttalelse om de nye observasjonene fra National Radio Astronomy Observatory. Ved å granske gjennom flere tiår med arkiverte observasjoner, oppdaget et team av astronomer sjokkbølgen fra en første eksplosjon da jetflyene krasjet i gassen som omgir den opprinnelige stjernen.



'Dette er spennende, og ikke bare fordi det sannsynligvis er den første' foreldreløse 'GRB som ble oppdaget, sa Casey Law, forsker ved University of California, Berkeley, i uttalelsen. Law er den første forfatteren på avisen som kunngjør det nye signalet, som kan hjelpe til med å svare på de utestående spørsmålene om eksplosjonene som genererer utbruddene og gjenstandene som er igjen.

'[Signalet] er også den eldste godt lokaliserte GRB, og den lange perioden den har blitt observert betyr at den kan gi oss verdifull ny informasjon om GRB-etterglød,' sa Law.

Et skudd i mørket

Gamma-ray bursts frigjør en vanvittig mengde stråling, så mye som solen produserer over 10 milliarder år , alt fra noen få millisekunder til noen hundre sekunder. Deres opprinnelse er fortsatt et mysterium.



I følge en teori er en enkelt massiv stjerne eller et par store massive stjernegjenstander eller kompakt nøytronstjerner fusjonere for å lage en sterkt magnetisert, raskt spinnende tett stjerne kjent som en magnetar. Strålene som produseres samhandler med gassen og støvet rundt den spinnende stjernen, og skaper en sjokkbølge som varmer opp gassen. Den resulterende gløden utstråler radioenergi i alle retninger. Kollisjonen av et par nøytronstjerner knyttet til gravitasjonsbølger i 2017 var også forbundet med en GRB.

Men denne gangen er eksplosjonen ingen steder å se.

'Dette er første gang noen har klart å fange den soniske bommen fra en usynlig GRB-eksplosjon,' sa medforfatter Bryan Gaensler, forsker ved University of Toronto, sa i en uttalelse fra det universitetet. 'Tidligere har folk enten sett eksplosjonen og deretter sett bommen, eller ved en eller to anledninger har de sett bommen og så sett seg tilbake og gjenopprettet eksplosjonen etter det faktum. Men her har vi sett bommen, og likevel ser det ut til at den foregående eksplosjonen mangler helt sett sett fra jorden. '



Å oppdage foreldreløse GRB, kjent som J1419+3940, krevde å grave gjennom nesten fire tiår med tidligere observasjoner. Mens de søkte gjennom dataene fra de første observasjonene gjort av Very Large Array Sky Survey (VLASS) i slutten av 2017, innså astronomer at et objekt fra en VLA -studie fra 1994 nå manglet.

'Vi tenkte,' Det var rart, '' Law sa i en uttalelse fra University of Berkeley . 'Den høyeste lysstyrken på 90 -tallet var ganske høy, så det var en stor, stor endring: omtrent en faktor på 50 reduksjon i lysstyrke. Vi gikk i utgangspunktet gjennom hver radioundersøkelse, hvert radiodatasett vi kunne finne, hvert arkiv i verden for å sette sammen historien om hva som skjedde med denne tingen. '

Astronomene fant ut at objektet forble usett så langt tilbake som i 1975 til det sprakk på scenen i et VLA -bilde fra 1993. Lysstyrken nådde sin høyde i 1994, deretter bleknet det sakte over 23 år, knapt synlig i en undersøkelse fra 2015.

Denne foreldreløse gammastrålingen briste opp og døde ut i løpet av en periode på 25 år. Den høyeste lysstyrken i 1993 var mer enn 50 ganger lysstyrken i dag.

Denne foreldreløse gammastrålingen briste opp og døde ut i løpet av en periode på 25 år. Den høyeste lysstyrken i 1993 var mer enn 50 ganger lysstyrken i dag.(Bildekreditt: Law et al., Bill Saxton, NRAO/AUI/NSFNRAO -bilde)

Men kilden i seg selv forble et mysterium.

'Vi kunne ikke finne noen overbevisende kandidat for en påvist GRB fra denne galaksen,' sa Law.

Forskerne vurderte om gløden kunne ha vært forårsaket av falmende utslipp fra en kompakt gjenstand innebygd i støv eller gass produsert flere tiår før av en supernova. Imidlertid støtter styrken til radioutslipp fra objektet og det faktum at det sakte utviklet seg over tid ideen om at det kom fra en gammastrålesprengning.

Den foreldreløse GRB ligger i utkanten av en dverggalakse med aktiv stjernedannelse, 284 millioner lysår fra jorden. Denne typen miljø har vært assosiert med gammastråleutbrudd, dannelse av magnetarer og raske radiosprekk (en annen type kraftig, flyktig eksplosjon) i tidligere forskning.

Funnet gir avgjørende ny innsikt i GRB -er og deres jetfly. 'Ved å sammenligne antall' foreldreløse 'etterglød med de med GRB -er før dem, kan vi måle den brøkdelen mye mer presist enn før,' sa Law.

Teamet anbefalte fortsatt studie av objektet, noe som antydet at det kunne produsere raske radiosprekk . Fortsatt studie kan også gi innsikt i arten av de tette nøytronstjernene, sa forskerne.

'Inntil nå har vi aldri sett hvordan etterglødene til GRB oppfører seg på så sene tider,' sa medforfatter Brian Metzger, forsker ved Columbia University, i uttalelsen fra NRAO. 'Hvis en nøytronstjerne er ansvarlig for å drive GRB og fortsatt er aktiv, kan dette gi oss en enestående mulighet til å se denne aktiviteten ettersom den ekspanderende ejecta fra supernovaeksplosjonen endelig blir gjennomsiktig.'

Forskningen vil bli publisert i Astrophysical Journal Letters og er tilgjengelig på arXiv forhåndstrykk -server .

Følg Nola Taylor Redd på Twitter @NolaTRedd Følg oss på Twitter @Spacedotcom eller på Facebook . Opprinnelig publisert den guesswhozoo.com .