Международная группа астрофизиков под руководством Северо-Западного университета и Лестерского университета в Англии выяснила возможное происхождение быстрых рентгеновских транзиентов (FXTs) — загадочных, мимолетных всплесков рентгеновского излучения, которые давно озадачивали астрономов.
Используя комбинацию телескопов по всему миру и в космосе, команда изучила ближайший FXT, связанный со взрывной смертью массивной звезды, или сверхновой, которую когда-либо наблюдали. Учёные обнаружили, что FXT возник из-за гейзера высокоэнергетических частиц, или джета, запертого внутри сверхновой.
Когда джеты прорываются через слои массивной звезды, они генерируют гамма-всплески (GRBs) — самые мощные и светящиеся взрывы во Вселенной. Однако когда джеты сдерживаются, они излучают более низкие уровни энергии, которые астрономы могут обнаружить только по рентгеновским сигналам.
Новые наблюдения указывают на то, что эти «неудавшиеся» джеты являются источником излучения, объясняя исторически неуловимые явления. Это открытие знаменует значительный шаг в понимании разнообразия космических взрывов — наводя мосты между FXTs, GRBs и сверхновыми.
Два сопутствующих исследования, детализирующие различные аспекты события, были опубликованы в The Astrophysical Journal Letters.
Джиллиан Растинеджад из Северо-Западного университета, возглавлявшая одно из исследований, рассказала: «С 1970-х годов астрономы обнаруживали FXTs — вспышки рентгеновского излучения из далеких галактик, которые могут длиться от секунд до часов. Но их источники оставались загадкой. Наша работа убедительно показывает, что FXTs могут происходить от взрывной смерти массивной звезды. Это также подтверждает причинную связь между GRB-сверхновыми и FXT-сверхновыми, в которых GRBs производятся успешными джетами, а FXTs — запертыми слабыми джетами».
Растинеджад — недавний доктор философии в области астрономии в Северо-Западном университете и член Центра междисциплинарных исследований и исследований в области астрофизики (CIERA). Её исследования сосредоточены на сверхновой, стоящей за FXT. Второе сопутствующее исследование, возглавляемое Робом Эйлсом-Феррисом, постдокторантом в Лестерском университете, сосредоточено на «запертом» джете.
Хотя астрономы десятилетиями обнаруживали FXTs, ограниченное количество открытий препятствовало детальным исследованиям. Но теперь у учёных появился новый космический инструмент под названием Einstein Probe, который предназначен для поиска. Запущенный в январе 2024 года Китайской академией наук в партнёрстве с Европейским космическим агентством и Институтом внеземной физики Макса Планка, Einstein Probe оснащён двумя научными приборами, специально предназначенными для наблюдения за источниками рентгеновского излучения.
Роб Эйлс-Феррис отметил: «FXTs давно нас очаровывали, но их изучение основывалось на небольшом количестве событий, которые были обнаружены случайным образом. Einstein Probe произвёл революцию в этой области, увеличив количество известных событий в 10 раз всего за год работы. Таким образом, он не только заполняет ранее скудный ландшафт FXTs, но и делает нашу картину этого ландшафта более чёткой, вынося на первый план аспекты этих взрывов, которые мы раньше не представляли».
Вскоре после запуска Einstein Probe зафиксировал наиболее близкий к Земле FXT, связанный со сверхновой, на сегодняшний день. Обозначенный как EP 250108a, FXT находился на расстоянии 2,8 миллиарда световых лет от Земли, в созвездии Эридан, похожем на реку. Его близость к Земле дала астрономам беспрецедентную возможность наблюдать за эволюцией события.
Для отслеживания этого развивающегося поведения большая международная группа зафиксировала сигнал события на нескольких длинах волн. Спектрограф FLAMINGO-2 на телескопе Gemini South в Международной обсерватории Gemini предоставил данные в ближнем инфракрасном диапазоне, а мультиобъектный спектрограф Gemini на телескопе Gemini North предоставил оптические данные.
Учёные из Северо-Западного университета также получили оптическую спектроскопию в обсерватории W.M. Keck на Гавайях, инфракрасные изображения в обсерватории MMT в Аризоне и высокочувствительные инфракрасные данные в космическом телескопе Джеймса Уэбба.
Чарли Килпатрик, доцент-исследователь в CIERA и соавтор обоих исследований, сказал: «Важно отметить, что одни только рентгеновские данные не могут сказать нам, какие явления создали FXT. Быстрые наблюдения местоположения FXT в оптическом и инфракрасном диапазонах являются ключом к выявлению последствий FXT и сбору улик, указывающих на его происхождение».