Астрономы Университета Неймегена в Нидерландах и обсерватории Брера, входящей в Итальянский национальный институт астрофизики (INAF), обнаружили необычный спектральный сигнал во время наблюдения за самым ярким гамма-всплеском всех времен, названным BOAT. Об этом сообщается в статье, опубликованной в журнале Science.
BOAT (GRB 221009A), зафиксированный 9 октября 2022 года, привлек внимание ученых необычным энергетическим пиком, зафиксированным космическим гамма-телескопом НАСА Fermi. Это первая высоконадежная линия излучения, когда-либо наблюдавшаяся за 50 лет изучения гамма-всплесков.
Когда электромагнитное излучение взаимодействует со светом, энергия может поглощаться и переизлучаться характерными способами. В результате определенные длины волн становятся ярче или тусклее, создавая пики и провалы в профилях излучения. При более высоких энергиях излучениях спектральные особенности связаны с такими физическими процессами, как аннигиляция материи и антиматерии с образованием гамма-лучей. Однако до сих пор ученые не могли отличить потенциальные спектральные линии гамма-лучей от случайных флуктуаций.
Ученые проанализировали данные, полученные телескопом Fermi, который зафиксировал энергетический пик через пять минут после начала всплеска. Анализ показал, что это была не просто статистическая флуктуация, поскольку вероятность, что пик возник случайно, составляет менее одного на полмиллиарда.
Линия сохранялась по крайней мере 40 секунд. Астрономы предполагают, что наиболее вероятным источником спектральной особенности является аннигиляция электронов и позитронов, создающая пару гамма-лучей с энергией 0,511 миллиона электронвольт (МэВ). Поскольку струя при взрыве двигалась в сторону наблюдателя с околосветовой скоростью (99,9 процента скорости света), синее смещение увеличило энергию излучения до около 12 МэВ.
Гамма-всплески (GRB) происходят, когда ядро массивной звезды исчерпывает свое топливо, коллапсирует и образует быстро вращающуюся черную дыру. Материя, падающая в черную дыру, питает противоположно направленные струи частиц (джеты), которые прорываются через внешние слои звезды. Астрономы обнаруживают GRB, когда одна из этих струй направлена почти прямо на Землю.