Kilonova baru membuat para astronom memikirkan kembali apa yang kita ketahui tentang semburan sinar gamma

Setahun yang lalu, para astronom mendeteksi ledakan sinar gamma (GRB) yang kuat yang berlangsung sekitar dua menit, dan menamakannya GRB 211211A. Sekarang peristiwa yang tidak biasa ini menjungkirbalikkan asumsi lama bahwa GRB yang lebih panjang adalah tanda khas dari supernova bintang masif. Sebaliknya, dua tim ilmuwan independen telah mengidentifikasi sumbernya sebagai apa yang disebut “kilonovadisebabkan oleh penggabungan dua bintang neutron, menurut A daun baru Diterbitkan di jurnal Nature. Karena penggabungan bintang neutron seharusnya hanya menghasilkan GRB pendek, penemuan peristiwa hibrid yang melibatkan kilonova dengan GBR panjang sangatlah mengejutkan.

“Penemuan ini mematahkan gagasan standar kami tentang semburan sinar gamma,” kata rekan penulis Eve ChaseH, seorang peneliti postdoctoral di Los Alamos National Laboratory. “Kita tidak bisa lagi berasumsi bahwa semua semburan berdurasi pendek berasal dari penggabungan bintang neutron, sedangkan yang berdurasi panjang berasal dari supernova. Kami sekarang menyadari bahwa mengkategorikan semburan sinar gamma jauh lebih sulit. Penemuan ini mendorong pemahaman kita tentang sinar gamma meledak secara ekstrim.”

seperti kita saya sebutkan sebelumnyaLedakan sinar gamma adalah ledakan berenergi sangat tinggi di galaksi jauh yang berlangsung dari milidetik hingga beberapa jam. pertama ledakan sinar gamma Itu diperhatikan pada akhir tahun enam puluhan, berkat peluncurannya vila satelit oleh Amerika Serikat. Tujuan mereka adalah untuk mendeteksi tanda sinar gamma dari pengujian senjata nuklir setelah Perjanjian Larangan Uji Coba Nuklir 1963 dengan Uni Soviet. Amerika Serikat khawatir Soviet sedang melakukan uji coba nuklir rahasia, yang melanggar perjanjian. Pada bulan Juli 1967, dua dari satelit itu menangkap kilatan radiasi gamma yang jelas bukan tanda uji senjata nuklir.

Hanya dua bulan yang lalu, beberapa detektor satelit menangkap a Ledakan sinar gamma yang kuat melewati tata surya kita, mengirimkan para astronom di seluruh dunia berebut untuk melatih teleskop mereka di bagian langit itu untuk mengumpulkan data penting tentang peristiwa tersebut dan pijarannya. Dijuluki GRB 221009A, itu adalah ledakan sinar gamma paling kuat yang tercatat hingga saat ini, dan kemungkinan merupakan “tangisan kelahiran” lubang hitam baru.

Ada dua jenis semburan sinar gamma: pendek dan panjang. GRB periode pendek klasik berlangsung kurang dari 2 detik, dan sebelumnya dianggap hanya terjadi dari penggabungan dua objek ultra padat, seperti bintang neutron biner, menghasilkan kilonova yang menyertainya. GRB panjang dapat berlangsung mulai dari beberapa menit hingga beberapa jam dan diperkirakan terjadi saat bintang masif menjadi supernova.

Para astronom di teleskop Fermi dan Swift secara bersamaan mendeteksi ledakan sinar gamma terakhir Desember lalu dan menentukan lokasi di konstelasi. sepatu. Identifikasi cepat ini memungkinkan teleskop lain di seluruh dunia mengalihkan perhatian mereka ke sektor ini, memungkinkan mereka menangkap satu kilonova pada tahap awalnya. Dan itu sangat dekat dengan ledakan sinar gamma: sekitar 1 miliar tahun cahaya dari Bumi, dibandingkan dengan sekitar 6 miliar tahun untuk rata-rata ledakan sinar gamma yang terdeteksi sejauh ini. (Cahaya telah melakukan perjalanan dari GRB terjauh yang tercatat sejauh ini selama sekitar 13 miliar tahun.)

“Itu adalah sesuatu yang belum pernah kita lihat sebelumnya,” kata rekan penulis Simon DiShiara, seorang astronom di Penn State dan anggota tim Swift. “Kami tahu itu tidak terkait dengan supernova, kematian bintang masif, karena jaraknya sangat dekat. Itu adalah jenis sinyal cahaya yang sama sekali berbeda, yang kami kaitkan dengan kilonova, ledakan yang disebabkan oleh tabrakan bintang neutron.”

Ketika dua bintang neutron biner mulai berputar dalam spiral kematiannya, mereka mengirimkan gelombang gravitasi yang kuat dan melepaskan materi kaya neutron dari satu sama lain. Kemudian bintang-bintang bertabrakan dan bergabung, menghasilkan awan panas dari puing-puing yang bersinar dengan cahaya multi-panjang gelombang. Ini adalah puing-puing kaya neutron yang diyakini para astronom menghasilkan cahaya kilonova yang terlihat dan inframerah — pancarannya lebih terang di inframerah daripada di spektrum yang terlihat, ciri khas dari peristiwa semacam itu yang dihasilkan dari elemen berat dalam ejecta yang menghalangi cahaya tampak tetapi membiarkannya masuk sinar inframerah melewati.

Tanda tangan inilah yang diungkapkan oleh analisis post hoc GRB211211A. Dan karena peluruhan berikutnya dari penggabungan bintang neutron menghasilkan unsur-unsur berat seperti emas dan platinum, para astronom sekarang memiliki cara baru untuk mempelajari bagaimana unsur-unsur berat ini terbentuk di alam semesta kita.

Beberapa tahun lalu, mendiang astrofisikawan Neil Grylls Dia menyarankan bahwa semburan sinar gamma yang lebih lama dapat dihasilkan oleh penggabungan bintang neutron. Tampaknya tepat bahwa Observatorium Swift NASA, dinamai untuk menghormatinya, memainkan peran kunci dalam penemuan GRB 211211A dan bukti langsung pertama dari tautan semacam itu.

“Penemuan ini adalah pengingat yang jelas bahwa alam semesta belum pernah dieksplorasi sepenuhnya.” kata rekan penulis Gillian Rastingad, Ph.D. Mahasiswa di Universitas Northwestern. “Para astronom sering menerima begitu saja bahwa asal-usul GRB dapat ditentukan dari berapa lama GRB itu, tetapi penemuan ini menunjukkan kepada kita bahwa masih banyak yang harus dipahami tentang peristiwa luar biasa ini.”

DOI: Alam, 2022. 10.1038 / s41550-022-01819-4 (Tentang DOI).