Гамма-всплески представляют собой наиболее мощные явления во Вселенной. Узконаправленный поток гамма-лучей при таком всплеске излучает столько энергии, сколько Солнце производит за всю свою жизнь. Новые наблюдения вселяют надежду на понимание природы гамма-всплесков.
Исследователи из Университета Гонконга впервые обнаружили миллисекундные пульсации, скрытые в значительном космическом явлении, известном как гамма-всплеск (Gamma—Ray Burst, сокращенно GRB).
Объединив усилия Гонконгского университета, Нанкинского университета и Института физики высоких энергий Китайской академии наук, 7 марта 2023 года в гамма-всплеске с обозначением GRB 230307A были зафиксированы кратковременные, но высококогерентные колебания. Сигнал, повторяющийся почти тысячу раз в секунду, указывает на появление миллисекундного магнетара — быстро вращающейся нейтронной звезды с мощным магнитным полем.
Результаты работы команды были опубликованы в журнале Nature Astronomy. Эта публикация стала значимым этапом в астрофизике и предоставила наиболее убедительные на сегодняшний день доказательства того, что магнетары могут быть связаны с самыми яркими катастрофическими событиями во Вселенной.
Гамма-всплески — это наиболее мощные из известных взрывов. Они происходят, когда компактные нейтронные звезды сталкиваются и сливаются. Гамма-всплеск может также возникнуть в результате коллапса очень массивной звезды. На протяжении многих лет ученые спорили о том, становятся ли остатки звезд (star remnants) немедленно черными дырами или остаются в виде сильно намагниченных нейтронных звезд.
Всплеск GRB 230307A, зафиксированный китайскими спутниками GECAM (B и C) и спутником NASA «Ферми», стал вторым по яркости гамма-всплеском из когда-либо зарегистрированных астрономами. Последующие оптические наблюдения подтвердили, что он возник в результате слияния компактных звезд. Однако его необычно длительная, почти минутная продолжительность не соответствовала стандартным ожиданиям, согласно которым такие события должны длиться не более двух секунд.
Профессор Бинг Чжан, заведующий кафедрой физики в Гонконгском университете и соавтор исследования, отметил, что это событие предоставило ученым редкую возможность наблюдать обычно скрытое «сердцебиение» нейтронной звезды. По мнению исследователя, теперь можно с уверенностью утверждать, что некоторые гамма-всплески вызваны не черными дырами, а новорожденными магнетарами.
Исследовательская группа проанализировала более 600 000 наборов данных, собранных спутниками GECAM — специализированными детекторами гамма-излучения, разработанными и запущенными Институтом физики высоких энергий в Пекине. Анализ, проведенный Нанкинским университетом, выявил квазипериодические колебания (QPO) с частотой 909 Гц, длящиеся всего 160 миллисекунд.