Сара Далесси, студентка пятого курса Колледжа наук Университета Алабамы в Хантсвилле (UAH), входящего в систему Университета Алабамы, является ведущим автором статьи, опубликованной в The Astrophysical Journal. В статье подробно описывается открытие самого быстрого гамма-всплеска (GRB) из когда-либо зарегистрированных.
GRB 230307A относится к категории ультрарелятивистских гамма-всплесков, что означает, что скорость струи GRB (сфокусированного луча высокоэнергетических частиц и фотонов) составила 99,99998% от скорости света — 186 000 миль в секунду. Это делает его самым быстрым гамма-всплеском, когда-либо наблюдавшимся. Наблюдение стало возможным благодаря данным с монитора гамма-всплесков Fermi, одного из двух инструментов на космическом гамма-телескопе Fermi, разработанном NASA.
Доктор Питер Верес, доцент, работающий в Центре космических плазменных и аэрономических исследований UAH (CSPAR) и являющийся соавтором исследования, объясняет: «Фактор Лоренца здесь является мерой скорости струи, и 1600 — это самое высокое значение, которое мы когда-либо измеряли».
Фактор Лоренца измеряет релятивистскую скорость выброшенного огненного шара, предоставляя информацию об энергии, яркости GRB и окружающей среде. Считается, что у струй GRB факторы Лоренца варьируются от примерно 100 до 1000, а типичные значения составляют около 300.
Далесси начала работать с командой по мониторингу гамма-всплесков (GBM) в 2021 году. Группа представляет собой совместную работу NASA и Национального центра космических наук и технологий (NSSTC) в UAH, который действует как операционный центр, и Института внеземной физики Макса Планка (MPE) в Германии. Команда также недавно обнаружила самый яркий гамма-всплеск, который когда-либо наблюдался.
Наблюдательная станция Fermi была запущена в 2008 году для изучения света с наивысшей энергией, или гамма-излучения, исходящего от бурных космических явлений в экстремальных условиях Вселенной.
«Часть моих обязанностей в команде — быть так называемым «адвокатом всплесков», — объясняет Далесси. — Это означает, что у меня есть несколько смен в месяц, когда я отвечаю за обработку и классификацию поступающих сигналов со спутника. Именно во время одной из моих смен я получила уведомление о сигнале GRB 230307A, и сразу поняла, что это исключительно яркое событие, возможно, второе или третье по яркости из когда-либо наблюдавшихся. Быть частью такого уникального открытия — это не то, что я когда-либо планировала или мечтала».
«GRB 230307A — второй по яркости гамма-всплеск, наблюдавшийся за более чем 50 лет», — добавляет Верес.
Исследование также позволило получить новые сведения благодаря наблюдениям за явлением, называемым килоновой, — оптическим сигналом, который становится наиболее ярким примерно через сутки и сопровождает слияния нейтронных звёзд. Килонова может предоставить информацию об источнике GRB и создании самых тяжёлых элементов во Вселенной.
«Слияния компактных бинарных объектов, таких как две нейтронные звезды, служат почти космической кухней для тяжёлых элементов», — отмечает Далесси. — «Во время слияния образуется вещество, богатое нейтронами, которое выбрасывается, а затем декомпрессируется в космосе и может генерировать редкие тяжёлые элементы, такие как золото и платина».
Последующие наблюдения за остатками килоновы GRB 230307A, проведённые исследователями в Нидерландах и Великобритании с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба NASA, показали наличие редкого тяжёлого элемента — теллура.
Далесси говорит, что одним из самых ярких моментов её работы в команде GBM стало сотрудничество с учёными NASA из Центра космических полётов Маршалла, также расположенного в Хантсвилле.
«Основной причиной, по которой я решила поступить в UAH, было то, что я знала: в Департаменте космических наук есть возможности для студентов работать с коллегами из NASA», — говорит студентка. «Работа с доктором Мишель Хуэй была лучшим моментом в моей аспирантуре. Я бесконечно благодарна команде GBM за то, что они доверились мне и позволили взять на себя руководство таким проектом. Иметь такой объём знаний, доступных в любое время, когда у меня возникали вопросы или требовалось руководство, было настоящим подарком».
Говоря о будущем исследований гамма-всплесков, аспирантка UAH отмечает, что есть много потенциальных направлений для изучения. «Самым значительным является поиск другого длинного GRB, возникшего в результате слияния», — говорит Далесси. «Это может включать в себя либо обнаружение нового сигнала, либо идентификацию возможных кандидатов. В настоящее время невозможно полностью подтвердить происхождение GRB без дополнительных наблюдений, поэтому я заинтересована в выявлении любых признаков в импульсном излучении, которые могли бы сигнализировать о том, что длинный всплеск потенциально возник в результате слияния».