Новый вид звёздных взрывов открывает новый способ исследования далёкой Вселенной, согласно новым результатам, опубликованным сегодня в журнале Nature Astronomy.
Исследователи из Ланкастерского университета присоединились к международной команде под руководством Радбаудского университета в Нидерландах, изучающей «быстрые рентгеновские транзиенты» (FXTs) — загадочные вспышки рентгеновского излучения, обычно длящиеся всего несколько минут.
«Мы знали, что эти уникальные взрывы существуют уже некоторое время, но только сейчас, благодаря новой миссии Einstein Probe, мы можем определять их почти в реальном времени», — говорит астроном профессор Питер Йонкер из Радбаудского университета в Нидерландах, открывший одно из первых подобных событий и являющийся соавтором статьи.
Авторы использовали точные координаты, полученные сначала с помощью рентгеновского космического телескопа Einstein Probe, а затем уточнённые на Земле с помощью оптического телескопа ATLAS, чтобы определить местонахождение быстрого рентгеновского транзиента в космосе с помощью наблюдений с Очень большого телескопа в Чили и телескопа Грантекан в Испании.
«Эти наблюдения показывают, что взрыв произошёл, когда Вселенной было менее 10% от её нынешнего возраста — свет шёл к нам 12 миллиардов лет», — говорит профессор Эндрю Леван из Радбаудского университета и первый автор исследования.
«Сочетание расстояния и яркости означает, что этот взрыв выдал больше энергии за несколько секунд, чем Солнце за всю свою жизнь», — отмечается в статье.
«Эти экстремальные энергии, наряду с обнаружением гамма-лучей спутником Fermi, предполагают, что быстрые рентгеновские транзиенты связаны, по крайней мере иногда, с чрезвычайно мощными гамма-всплесками, которые изучаются уже полвека», — говорится в исследовании.
Профессор Йонкер добавил: «Настоящий вопрос заключается в том, все ли быстрые рентгеновские транзиенты происходят из систем, подобных гамма-всплескам, или существует гораздо большее разнообразие. Наша статья показывает, что многие из них могут быть гамма-всплесками, но есть веские причины полагать, что предстоит открыть гораздо больше».
При изучении наблюдений с Очень большого телескопа стало очевидно, что вокруг этого взрыва очень мало материала, особенно водорода. Водород действует как фильтр для ультрафиолетового излучения, блокируя его прохождение через Вселенную.
Однако в истории Вселенной, примерно во время этого быстрого рентгеновского транзиента, Вселенная претерпела своё последнее глобальное изменение в процессе, называемом реионизацией, когда водород между галактиками подвергся воздействию ультрафиолетового излучения и «реионизировался».
Вызовы заключаются в том, что почти всё ультрафиолетовое излучение, создаваемое звёздами во Вселенной, блокируется водородом в галактике, в которой оно находится.
«Наши наблюдения показывают, что, возможно, 10% ультрафиолетового излучения, создаваемого в галактике-хозяине быстрого рентгеновского транзиента, уходит наружу, чтобы ионизировать Вселенную», — сказала Андреа Саккарди, научный сотрудник CNES в CEA Paris-Saclay и третий автор статьи.
«Это одно из самых далёких событий, когда мы можем непосредственно видеть свет, исходящий от звёзд. Галактики, подобные этой, вероятно, действительно важны для реионизации», — отмечается в исследовании.
Эти наблюдения относятся к одному из первых событий, обнаруженных с помощью Einstein Probe.
«За год с момента обнаружения первого объекта мы нашли и изучили ещё 20 подобных вспышек. Они оправдывают себя как захватывающий новый способ изучения как конца жизни звёзд, так и того, какой была Вселенная в далёком прошлом», — добавил профессор Леван.
Соавтор исследования и преподаватель астрофизики в Ланкастерском университете доктор Саманта Оутс была частью исследовательской группы. Она сказала: «Это событие является новым и интересным, потому что до недавнего времени было обнаружено всего несколько FXT, и их происхождение было загадкой, главным образом потому, что они были найдены в архивных наблюдениях».
«К тому времени, когда они были обнаружены, было слишком поздно для проведения последующих наблюдений за этими транзиентными рентгеновскими объектами на других длинах волн, чтобы получить другую информацию о том, что может быть их причиной», — отметила доктор Оутс.
«Einstein Probe, запущенный в январе 2024 года, по словам доктора Оутс, революционизирует обнаружение и последующее наблюдение за FXT, которые теперь регулярно обнаруживаются, и сообщество получает оповещение быстро, что позволяет быстро проводить последующие наблюдения».
«Einstein Probe открыл новое окно во Вселенную, позволяя нам исследовать происхождение этих транзиентных рентгеновских явлений и расширить наши знания о поведении, связанном со смертью массивных звёзд», — подытожила доктор Оутс.