Гамма-лучи — это широкая категория высокоэнергетических фотонов, включающая всё, что имеет энергию больше, чем рентгеновское излучение. Хотя они часто возникают в результате таких процессов, как радиоактивный распад, лишь немногие астрономические события производят их в достаточных количествах, чтобы их можно было обнаружить, если излучение исходит из другой галактики.
Тем не менее, список больше единицы, поэтому обнаружение гамма-лучей не означает, что мы знаем, какое событие их породило. При более низких энергиях они могут возникать в областях вокруг чёрных дыр и нейтронных звёзд. Сверхновые также могут вызвать внезапный всплеск гамма-излучения, как и слияние компактных объектов, таких как нейтронные звёзды.
А ещё есть магнетары. Это нейтронные звёзды, которые, по крайней мере временно, обладают экстремальным магнитным полем — оно более чем в 1012 раз сильнее, чем магнитное поле Солнца. Магнетары могут порождать вспышки и даже гигантские вспышки, в ходе которых они выбрасывают огромное количество энергии, включая гамма-излучение. Их трудно отличить от гамма-всплесков, возникающих при слиянии компактных объектов, поэтому единственные подтверждённые гигантские вспышки магнетаров происходили в нашей собственной галактике или её спутниках. По всей видимости, до сих пор.
Вспышка, о которой идёт речь, была замечена, в частности, гамма-обсерваторией ЕКА «Интеграл» в ноябре 2023 года. GRB 231115A был коротким и длился всего около 50 миллисекунд на некоторых длинах волн. В то время как более длинные гамма-всплески могут возникать при образовании чёрных дыр во время сверхновых, этот короткий всплеск похож на те, которые ожидается наблюдать при слиянии нейтронных звёзд.
Направленные данные с «Интеграла» поместили GRB 231115A прямо на вершину близлежащей галактики M82, которая также известна как Сигарная галактика. M82 – галактика со вспышкой звёздообразования; она быстро формирует звёзды, причём эта вспышка, скорее всего, была вызвана взаимодействием с соседями. В целом галактика образует звёзды со скоростью, более чем в 10 раз превышающей скорость образования звёзд в Млечном Пути. Это означает большое количество сверхновых, но также и большую популяцию молодых нейтронных звёзд, некоторые из которых образуют магнетары.
Это не исключает возможности того, что M82 оказалась перед гамма-всплеском от какого-то далёкого события. Однако исследователи используют два различных метода, чтобы показать, что это весьма маловероятно, поэтому наиболее вероятным источником гамма-излучения остаётся что-то, происходящее внутри галактики.
Это может быть и гамма-всплеск, происходящий внутри M82, но предполагаемая общая энергия всплеска гораздо ниже, чем мы ожидаем от подобных событий. Сверхновая также должна быть обнаружена на других длинах волн, но никаких признаков её присутствия не обнаружено (а они обычно дают более длинные всплески в любом случае). Альтернативный источник — слияние двух компактных объектов, таких как нейтронные звёзды, — можно было бы обнаружить с помощью наших гравитационно-волновых обсерваторий, но на данный момент сигнал не был заметён. Такие события также часто оставляют после себя источники рентгеновского излучения, но в М82 новых источников не видно.
Таким образом, это похоже на гигантскую вспышку магнетара, а потенциальные объяснения короткого всплеска гамма-излучения для GRB 231115A не подходят.
Точный механизм, с помощью которого магнетары производят гамма-излучение, до конца не выяснен. Предполагается, что он связан с перестройкой коры нейтронной звезды под действием сил, создаваемых ошеломляюще сильным магнитным полем. Считается, что для гигантских вспышек требуется напряжённость магнитного поля не менее 1015 гаусс; магнитное поле Земли составляет менее одного гаусса.
Если предположить, что вспышка разогнала излучение во всех направлениях, а не направила его на Землю, то, по оценкам исследователей, общая энергия выброса составила 1045 эрг, что соответствует примерно 1022 мегатоннам тротила. Таким образом, хотя это менее энергичное событие, чем слияния нейтронных звёзд, оно все равно впечатляет своей энергией.
Однако чтобы лучше понять их, нам, вероятно, нужно больше, чем три случая в наших ближайших окрестностях, которые явно связаны с магнетарами. Поэтому возможность последовательно определять, когда эти события происходят в более отдалённых галактиках, станет большой победой для астрономов. Полученные результаты могут помочь нам разработать шаблон для определения того, когда мы смотрим на гигантскую вспышку, а не на другие источники гамма-излучения.
Исследователи также отмечают, что это уже вторая гигантская вспышка, связанная с M82, а, как уже говорилось, звёздные галактики должны быть относительно богаты магнетарами.
