Рекордная рентгеновская вспышка может указывать на рождение магнетара

Астрономы давно используют короткие всплески гамма-излучения для обнаружения столкновений нейтронных звёзд. Такие вспышки могут исчезать менее чем за две секунды. Новое исследование показывает, что некоторые слияния нейтронных звёзд могут также порождать рентгеновские вспышки, остающиеся видимыми в течение нескольких минут.

Работа, опубликованная в Science Bulletin, представляет убедительные доказательства этой связи. Результаты позволяют предположить, что некоторые загадочные космические вспышки, источники которых трудно объяснить, на самом деле могут происходить от слияний нейтронных звёзд.

С момента запуска спутника Einstein Probe в январе 2024 года астрономы обнаружили сотни ярких рентгеновских вспышек из далёких галактик. Эти события, называемые быстрыми рентгеновскими транзиентами, имеют несколько возможных источников. Некоторые связаны с гибелью массивных звёзд, другие остаются необъяснёнными.

Определить их причину сложно, поскольку астрономы часто не знают, на каком расстоянии произошло событие и сколько энергии оно выделило.

Исследователи из группы профессора Элеоноры Троя, поддержанные грантом Консолидатора Европейского исследовательского совета (ERC), получили наблюдения, которые помогли установить источник одного такого рентгеновского транзиента.

Получив оповещение от спутника Einstein Probe, команда быстро организовала последующие наблюдения с помощью нескольких инструментов, включая Очень большой телескоп (VLT) Европейской южной обсерватории и Very Large Array. Изучив то, что осталось после взрыва, исследователи пришли к выводу, что, возможно, стали свидетелями образования магнетара, возникшего в результате столкновения (или слияния) двух нейтронных звёзд.

Нейтронные звёзды — это чрезвычайно плотные звёздные остатки, оставшиеся после завершения жизни массивных звёзд. Когда две нейтронные звезды сливаются, они порождают гравитационные волны, распространяющиеся в пространстве. Свет, производимый во время этих событий, помогает астрономам определить, что уцелело после столкновения.

Короткие гамма-всплески традиционно были основным электромагнитным сигналом, связанным со слияниями нейтронных звёзд.

«Однако если остаток столкновения — это магнетар, он может продолжать вспыхивать дольше, — сказала профессор Троя, участница европейской коллаборации Einstein Probe и соавтор статьи. — Магнетары — это быстро вращающиеся нейтронные звёзды с огромными магнитными полями. Когда они рассеивают свою магнитную энергию в окружающее пространство, они могут сделать любой взрыв ярче и продолжительнее. Когда я увидела рентгеновские данные этого нового события, я поняла, что что-то не так».

Событие, обозначенное EP250704a/GRB 250704B, было обнаружено 4 июля 2025 года спутниками SVOM, Insight-HXMT и Einstein Probe.

Его гамма-всплеск длился всего около половины секунды. Напротив, Einstein Probe зафиксировал яркое рентгеновское излучение почти в течение десяти минут.

«Это самая продолжительная рентгеновская вспышка, когда-либо наблюдавшаяся от слияния нейтронных звёзд, — сказал аспирант Никколо Пассалева, руководивший последующими наблюдениями с помощью VLT в Чили. — Это возможность оказаться в первом ряду самых экстремальных сил Вселенной и раскрыть больше её секретов».

Исследователи потратили несколько лет на поиски прочной связи между быстрыми рентгеновскими транзиентами и слияниями нейтронных звёзд. Предыдущие кандидаты угасали слишком быстро, чтобы предоставить достаточно доказательств.

На этот раз Пассалева отреагировал в течение нескольких минут, что позволило начать наблюдения, пока событие было ещё достаточно ярким для детального изучения.

«Я ехал домой на поезде, — вспоминает Пассалева, — и вдруг начал в спешке, наперегонки со временем, управлять одним из крупнейших телескопов мира со своего ноутбука».

Используя инструмент X-Shooter телескопа VLT, Пассалева и его коллеги разложили свет события на отдельные компоненты. Они выявили характерные спектры поглощения, позволившие измерить красное смещение, которое показывает, насколько далёк источник.

Команда измерила красное смещение z=0,6610. Это показало, что взрыв произошёл задолго до формирования нашего Солнца и его планет. Его свет шёл более шести миллиардов лет, прежде чем достиг Земли.

Затем исследователи занялись поиском ещё одной важной подсказки.

Используя глубокие наблюдения с помощью инструмента FORS2 телескопа VLT, они искали яркую сверхновую. Сверхновую обычно ожидали бы, если бы продолжительная рентгеновская вспышка была вызвана коллапсом массивной звезды.

Сверхновая не появилась.

В совокупности измеренное расстояние, отсутствие сверхновой и свойства всплеска дали сильные доказательства того, что событие произошло в результате слияния нейтронных звёзд.

Если будут найдены дополнительные подобные события, астрономы смогут определить, как часто слияния нейтронных звёзд порождают магнетары.

«Обнаружение большего числа таких рентгеновских вспышек могло бы помочь выяснить, как часто слияния нейтронных звёзд создают магнетары, — заключает Пассалева. — Я очень жду следующего цикла наблюдений гравитационных волн, когда мы наконец сможем связать одну из этих рентгеновских вспышек со всплеском гравитационных волн из того же источника».

Исследование было проведено международной коллаборацией астрономов.

Ведущие авторы: Ань Ли (Пекинский педагогический университет), Чэнь-Вэй Ван (Китайская академия наук), Никколо Пассалева (Римский университет Тор Вергата), Цзе Ань (Китайская академия наук).

Авторы-корреспонденты: Биньбинь Чжан (Нанкинский университет), Элеонора Троя (Римский университет Тор Вергата), И-Хань Айрис Инь (Гонконгский университет), Цзин-Вэй Ху (Китайская академия наук), Хуа-Ли Ли (Китайская академия наук).

Источники:

Материалы предоставлены ERC BHianca.