Гамма-всплески — масштабные космические выбросы энергии взрывного характера — самые яркие электромагнитные события, происходящие во Вселенной. Но чем дальше объект находится от нас, тем слабее он проявляется через объектив телескопа. Поэтому астрономы из Северо-Западного университета США и их британские коллеги были очень удивлены, когда им удалось засечь и измерить даже не сам всплеск, а послесвечение самого удаленного из всех когда-либо наблюдавшихся событий этого типа, получившего имя SGRB181123B.
Гамма-всплески происходят, когда две нейтронные звезды сливаются. Это слияние вызывает кратковременный всплеск гамма-лучей. Астрономы обнаруживают только семь или восемь таких событий в год. И поскольку их послесвечение обычно длится лишь несколько часов, возможности для наблюдения очень ограничены.
Но с SGRB181123B астрономам повезло. Обсерватория Нила Джерелса Свифта НАСА впервые обнаружила это событие в День Благодарения в 2018 году. Через несколько часов ученые из Северо-Западного университета получили доступ к телескопу Gemini North на Гавайях международной обсерватории Джемини.
С помощью этого 8,1-метрового телескопа, исследователи измерили оптическое послесвечение SGRB181123B. Для последующих наблюдений они использовали телескопы Gemini South в Чили, MMT в Аризоне и Keck на Гавайях.
"Мы смогли получить детальные наблюдения взрыва всего через несколько часов после его обнаружения, — приводятся в пресс-релизе Северо-Западного университета слова первого автора исследования Керри Патерсона (Kerry Paterson), докторанта из Центра междисциплинарных и астрофизических исследований CIERA. — Изображения Джемини были очень четкими, что позволило нам точно определить местоположение галактики всплеска во Вселенной".
Чтобы определить расстояние SGRB от Земли, команда получила доступ к спектрографу ближней инфракрасной области телескопа Gemini South, который может измерять красные волны. Данные подтвердили, что SGRB181123B — самый дальний короткий гамма-всплеск, который когда-либо довелось видеть ученым.
"Мы, конечно, не ожидали обнаружить отдаленный гамма-всплеск, так как они чрезвычайно редки и очень слабы, — говорит руководитель исследования Вэнь-Фай Фон (Wen-Fai Fong), доцент кафедры физики и астрономии в Северо-Западном колледже искусств и наук Вайнберга и член CIERA — Сейчас мы проводим "судебную экспертизу" с помощью телескопов, чтобы понять его локальную среду, потому что то, как выглядит его домашняя галактика, может многое рассказать нам об основополагающей физике этих систем".
После расчета расстояния ученые определили ключевые свойства родительских звездных популяций в галактике, которая произвела это событие.
Авторы считают, что им невероятно повезло увидеть событие, произошедшее, когда возраст Вселенной составлял всего одну треть от нынешнего, в "космический полдень", как говорят ученые. Этот факт говорит о том, что даже в самой молодой Вселенной уже происходило слияние нейтронных звезд.
"Мы считаем, что раскрываем верхушку айсберга с точки зрения отдаленных гамма-всплесков, — продолжает Патерсон. — Это побуждает нас к дальнейшему изучению прошлых событий и интенсивному изучению будущих".
Авторы предполагают, что на ранних этапах эволюции Вселенной звезды и галактики могли формироваться очень быстро, и нужно было не так много времени, чтобы двойные звезды родились, развились и, умирая, превратились в пару слившихся нейтронных звезд.