Китайский космический зонд поймал уникальный транзиент: возможно, это был гамма-всплеск

Телескоп поймал два коротких рентгеновских импульса подряд. Первый длился около 120 секунд, затем наступила 200-секундная тишина, а потом пришел второй — чуть слабее и продолжительнее, около 250 секунд. После этого источник начал угасать: за два дня яркость упала в 100 раз, а за три недели — еще в 100 раз. Радиоизлучение, напротив, затухало куда медленнее — его фиксировали еще несколько недель.

Ученые сразу же навели на это место несколько телескопов разного типа — рентгеновские, инфракрасные, оптические и радио. В ближнем инфракрасном диапазоне удалось разглядеть слабый источник, который затем стал еще тусклее. В оптическом диапазоне — ничего. Радиотелескоп ATCA наблюдал за объектом на протяжении 81 дня и зафиксировал постепенную трансформацию радиосигнала: сначала излучение шло из очень плотного, компактного сгустка вещества, а потом перешло в так называемый оптически тонкий режим. Это поведение говорит о том, что источник выбросил струю вещества, которая расширялась и рассеивалась в пространстве.

Исследователи последовательно проверили все объяснения, которые существуют для подобных вспышек. Первый кандидат — джетированное приливное разрушение звезды: ситуация, когда сверхмассивная черная дыра разрывает случайно подлетевшую звезду и запускает мощную струю частиц. Такие события угасают месяцами — EP240305a угас за дни, так что этот вариант отпал.

Вспышки на нейтронных звездах — рентгеновских двойных системах — тоже не подходят: у EP240305a слишком сильное радиоизлучение, которого у таких объектов практически не бывает. Термоядерный взрыв на поверхности нейтронной звезды исключили из-за слишком низкой температуры и аномально долгого радиосигнала.

Вспышку магнетара — нейтронной звезды с экстремально сильным магнитным полем — тоже отвергли: такие события вспыхивают и угасают за доли секунды, а здесь каждый импульс длился минуты. Звездные вспышки в расчет не берут потому, что радиоизлучение от них длится от минут до часов, но никак не несколько недель.

Проблема в одном: гамма-излучения не было зафиксировано вообще. Ни телескоп Fermi, ни другие приборы не обнаружили ни одного гамма-фотона оттуда, откуда следовало бы их ожидать. Именно это делает EP240305a загадкой и заставляет ученых использовать осторожный термин — «гамма-темный транзиент, похожий на гамма-всплеск».

Астрономы пересмотрели природу двух гамма-всплесков

У отсутствия гамма-лучей есть несколько возможных объяснений. Джет мог быть направлен чуть в сторону от Земли: тогда гамма-излучение просто прошло мимо, а мы поймали лишь рентгеновское боковое свечение. Джет мог застрять внутри окружающего вещества и не пробиться наружу — это называют задушенным джетом (choked jet): в таком случае мощного гамма-сигнала вовсе не возникает. Наконец, сам джет мог быть грязным — перегруженным обычным барионным веществом, что замедлило бы его до скоростей, при которых гамма-кванты почти не вырабатываются.

Einstein Probe был запущен 9 января 2024 года Китайской академией наук при участии Европейского космического агентства и Института внеземной физики Макса Планка. Его главное отличие от предшественников — способность одновременно охватить около десятой части всего неба и сканировать его целиком каждые пять часов. Оптика телескопа скопирована с глаз омаров: тысячи крошечных трубочек собирают рентгеновские лучи и направляют их на детектор, обеспечивая и широкий угол обзора, и достаточную чувствительность. Эта комбинация позволяет замечать вспышки, которые раньше просто терялись на фоне более ярких событий. EP240305a — слабый объект, и без инструмента такого класса он бы остался незамеченным.

Иллюстрация Chinese Academy of Sciences