Группа астрономов под руководством Северо-Западного университета подготовила самый обширный на сегодняшний день перечень галактик, в которых возникают короткие гамма-всплески (SGRB).

Используя несколько высокочувствительных инструментов и сложное моделирование галактик, исследователи точно определили галактические дома 84 SGRB и исследовали характеристики 69 из идентифицированных родительских галактик . Среди своих выводов они обнаружили, что около 85% изученных SGRB происходят из молодых, активно звездообразующих галактик .

Астрономы также обнаружили, что больше SGRB происходило в более ранние времена, когда Вселенная была намного моложе и находилась на большем расстоянии от центров своих галактик- хозяев , чем было известно ранее. Удивительно, но несколько SGRB были замечены далеко за пределами своих родительских галактик — как будто их «выгнали», что вызывает вопросы о том, как они смогли путешествовать так далеко.

«Это самый большой каталог родительских галактик SGRB из когда-либо существовавших, поэтому мы ожидаем, что он станет золотым стандартом на многие годы вперед», — сказала Аня Ньюджент, аспирантка Северо-Запада, которая руководила исследованием, посвященным моделированию родительских галактик. «Построение этого каталога и, наконец, наличие достаточного количества галактик-хозяев, чтобы увидеть закономерности и сделать важные выводы, — это именно то, что нужно области, чтобы продвинуть наше понимание этих фантастических событий и того, что происходит со звездами после их смерти».

Группа опубликует две статьи с подробным описанием нового каталога. Обе статьи будут опубликованы в понедельник, 21 ноября, в The Astrophysical Journal. Поскольку SGRB являются одними из самых ярких взрывов во Вселенной, команда называет свой каталог BRIGHT (Широкополосный репозиторий для исследования характеристик хозяина гамма-всплесков). Все продукты BRIGHT для данных и моделирования находятся в открытом доступе в Интернете для использования сообществом.

Наджент учится в магистратуре по физике и астрономии в Северо-Западном колледже искусств и наук им. Вайнберга и является членом Центра междисциплинарных исследований и исследований в области астрофизики (CIERA). Ее консультирует Вен-фай Фонг, доцент кафедры физики и астрономии в Вайнберге и ключевой член CIERA, который руководил вторым исследованием, посвященным наблюдениям за хозяином SGRB.

Ориентир для будущих сравнений

Когда две нейтронные звезды сталкиваются, они генерируют мгновенные вспышки интенсивного гамма-излучения, известные как SGRB. В то время как гамма-лучи длятся всего несколько секунд, оптический свет может продолжаться в течение нескольких часов, прежде чем исчезнуть ниже уровня обнаружения (событие, называемое послесвечением). SGRB — одни из самых ярких взрывов во Вселенной, и каждый год обнаруживается и фиксируется не более дюжины таких взрывов. В настоящее время они представляют собой единственный способ изучить и понять большое количество сливающихся систем нейтронных звезд.

С тех пор, как в 2005 году обсерватория Нила Герелса Свифт НАСА впервые обнаружила послесвечение SGRB, астрономы потратили последние 17 лет, пытаясь понять, какие галактики производят эти мощные вспышки. Звезды внутри галактики могут дать представление об условиях окружающей среды, необходимых для образования SGRB, и могут связать загадочные вспышки с их происхождением от слияния нейтронных звезд. Пока что только один SGRB (GRB 170817A) имеет подтвержденное происхождение от слияния нейтронных звезд, поскольку он был обнаружен всего через несколько секунд после того , как детекторы гравитационных волн заметили слияние двойных нейтронных звезд (GW170817).

«Через десятилетие следующее поколение обсерваторий гравитационных волн сможет обнаруживать слияния нейтронных звезд на тех же расстояниях, что и SGRB сегодня», — сказал Фонг. «Таким образом, наш каталог послужит эталоном для сравнения с будущими обнаружениями слияний нейтронных звезд».

«Каталог действительно может оказать влияние не только на один класс переходных процессов, таких как SGRB», — сказал Юсин «Вик» Донг, соавтор исследования и доктор астрофизики. студент Северо-Западного. «Благодаря огромному количеству данных и результатов, представленных в каталоге, я верю, что его можно будет использовать в различных исследовательских проектах, возможно, даже способами, о которых мы еще не думали».

Взгляд на системы нейтронных звезд

Для создания каталога исследователи использовали несколько высокочувствительных инструментов в обсерватории В. М. Кека, обсерваториях Близнецов, обсерватории ММТ, обсерватории Большого бинокулярного телескопа и телескопов Магеллана в обсерватории Лас Кампанас, чтобы получить глубокие изображения и спектроскопию некоторых из самых слабых галактик. выявлено при опросе хостов SGRB. Команда также использовала данные двух больших обсерваторий НАСА, космического телескопа Хаббл и космического телескопа Спитцер.

До этих новых исследований астрономы охарактеризовали родительские галактики всего по паре десятков SGRB. Новый каталог в четыре раза превышает количество существующих образцов. С преимуществом гораздо большего набора данных каталог показывает, что галактики-хозяева SGRB могут быть либо молодыми и звездообразующими, либо старыми и приближающимися к смерти. Это означает, что системы нейтронных звезд формируются в самых разных средах, и многие из них имеют быстрые временные шкалы от образования до слияния. Поскольку слияния нейтронных звезд создают тяжелые элементы, такие как золото и платина, данные каталога также помогут ученым лучше понять, когда драгоценные металлы были впервые созданы во Вселенной.

«Мы подозреваем, что более молодые SGRB, которые мы обнаружили в более молодых галактиках-хозяевах, происходят из двойных звездных систем, которые образовались в результате «взрыва» звездообразования и настолько тесно связаны, что могут очень быстро сливаться», — сказал Ньюджент. «Давние теории предполагали, что должны быть способы быстрого слияния нейтронных звезд, но до сих пор мы не могли их наблюдать. галактикам потребовалось больше времени, чтобы сформировать двойную систему, или они были двойной системой, которая была дополнительно разделена. Следовательно, им потребовалось больше времени, чтобы слиться».

Потенциал JWST

Обладая способностью обнаруживать самые тусклые галактики-хозяева с самых ранних времен во Вселенной, новая флагманская инфракрасная обсерватория НАСА, космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST), готова еще больше продвинуться в понимании слияний нейтронных звезд и того, как далеко они продвинулись во времени. началось.

«Я очень рад возможности использовать JWST для более глубокого изучения причин этих редких взрывоопасных событий», — сказал Ньюджент. «Способность JWST наблюдать за слабыми галактиками во Вселенной может открыть больше галактик-хозяев SGRB, которые в настоящее время избегают обнаружения, возможно, даже выявить пропавшую популяцию и связь с ранней Вселенной».

«Я начал наблюдения за этим проектом 10 лет назад, и мне было так приятно передать эстафету следующему поколению исследователей», — сказал Фонг. «Это одна из самых больших радостей в моей карьере — видеть, как годы работы оживают в этом каталоге благодаря молодым исследователям, которые действительно подняли это исследование на новый уровень».