Короткие гамма-всплески, как считается, возникают при столкновении и слиянии двух компактных объектов, например нейтронных звёзд. Эти чрезвычайно мощные события порождают гравитационные волны и относятся к самым энергичным взрывам во Вселенной.

Десятилетиями астрономы регистрировали такие события в основном по гамма-вспышкам. Их самое раннее мягкое рентгеновское излучение наблюдать гораздо сложнее, поскольку большинство узкопольных рентгеновских телескопов ориентируются на гамма-оповещения, чтобы найти всплеск, прежде чем навестись на него. Широкопольный мониторинг мягкого рентгеновского диапазона аппарата Einstein Probe позволил впервые увидеть эту прежде скрытую стадию и напрямую взглянуть на первые мгновения короткого гамма-всплеска.

Событие, получившее обозначение EP250704a/GRB 250704B, застало исследователей врасплох 4 июля 2025 года. Ань Ли, аспирант Пекинского педагогического университета и дежурный исследователь переходных явлений EP, находился на смене, когда появился сигнал.

«Сначала событие выглядело как обычный короткий гамма-всплеск — яркая вспышка длительностью менее половины секунды, одновременно зарегистрированная в гамма-диапазоне приборами SVOM-GRM и Insight-HXMT и в рентгеновском диапазоне прибором EP-WXT», — рассказал Ли.

Получив бортовые оповещения от EP, Ли быстро приступил к первичному анализу. Дальше произошло неожиданное.

«Однако источник не угас, а продолжал испускать эпизоды мягкого рентгеновского излучения почти десять минут».

Эта продолжительная рентгеновская активность была энергичной, но приходилась на длины волн, которые обычные гамма-инструменты с трудом могли бы зафиксировать.

«Хотя это долгое излучение несло значительную энергию, его спектр был настолько мягким, что для всплеска на таком типичном космологическом расстоянии он остался бы ниже порога обнаружения обычных гамма-приборов, таких как Burst Alert Telescope на Swift. В результате прежние миссии зафиксировали бы лишь краткую гамма-вспышку, упустив продолжительную активность, которую выявил EP», — сказал профессор Бинь-Бинь Чжан из Нанкинского университета, один из авторов-корреспондентов статьи, инициировавший углублённое изучение события. «Наши наблюдения показывают, что то, что кажется типичным коротким гамма-всплеском, на самом деле может скрывать гораздо более длительный и богатый эпизод активности в мягком рентгеновском диапазоне».

Чтобы определить, что породило необычный сигнал, исследователи организовали масштабную международную кампанию наблюдений — от рентгеновского и оптического диапазонов до радио.

«Скоординированные многоволновые наблюдения были необходимы, — сказала профессор Элеонора Троя из Римского университета Тор Вергата, одна из авторов-корреспондентов статьи, чья группа получила ключевую информацию о красном смещении путём спектрального анализа. — Они не только позволили нам определить и изучить галактику-хозяина всплеска и измерить расстояние до неё, но и исключить сопутствующую сверхновую и дать веские доказательства того, что это необычное рентгеновское излучение связано со слиянием компактных объектов».

Совокупные наблюдения помогли установить, что необычная рентгеновская активность связана именно со слиянием компактных объектов, а не с другим типом звёздного взрыва.

Более внимательный анализ показал, что продолжительное рентгеновское излучение питалось напрямую остатком слияния, а не движущейся наружу ударной волной.

И-Хань Айрис Инь, аспирантка физического факультета и Гонконгского института астрономии и астрофизики при Гонконгском университете, возглавила анализ высокоэнергетического излучения. Как один из авторов-корреспондентов, она обнаружила, что быстро меняющаяся яркость EP250704a, эволюционирующий спектр и последующие рентгеновское и оптическое послесвечения указывают на продолжающуюся активность центрального двигателя уже после того, как первоначальный короткий гамма-всплеск угас.

«Одно из правдоподобных объяснений состоит в том, что в результате слияния образовалась быстро вращающаяся, сильно намагниченная нейтронная звезда — так называемый магнетар, — которая питала продолжительное рентгеновское излучение и продолжала впрыскивать энергию», — сказала Инь.

Такой магнетар мог бы естественно объяснить, почему система оставалась активной спустя долгое время после окончания краткой гамма-вспышки.

Открытие может иметь важные последствия для изучения слияний нейтронных звёзд и источников гравитационных волн.

С тех пор как в 2017 году впервые были одновременно зарегистрированы электромагнитное излучение и гравитационные волны от сливающихся нейтронных звёзд, астрономы ищут дополнительные электромагнитные сигналы, способные раскрыть, что происходит во время и после этих экстремальных столкновений.

«Недавно обнаруженная мягкая рентгеновская компонента даёт новый инструмент, указывая на то, что быстрые рентгеновские транзиенты также являются электромагнитными аналогами источников гравитационных волн и могут происходить от слияний компактных объектов», — сказала профессор Троя.

Исследователи также предполагают, что такая продолжительная мягкая рентгеновская активность может быть не редкостью. Подобные сигналы могли сопровождать и другие короткие гамма-всплески, но остались незамеченными, поскольку прежние миссии не могли фиксировать мгновенное излучение на энергиях ниже гамма-диапазона.

«Это открытие расширяет наш взгляд на слияния нейтронных звёзд за пределы краткой гамма-вспышки, — сказала Инь. — Выявив эту прежде скрытую мягкую рентгеновскую фазу, Einstein Probe открывает новое окно для изучения остатков слияний нейтронных звёзд и в конечном счёте может помочь ограничить уравнение состояния нейтронной звезды».

Выявляя активность, которую традиционные гамма-наблюдения могут пропустить, Einstein Probe может дать астрономам новый способ изучать как непосредственные последствия слияний нейтронных звёзд, так и их связь с событиями гравитационных волн.

«Результаты также демонстрируют уникальную способность Einstein Probe выявлять новые классы переходных явлений и укрепляют его роль в эпоху многоволновой астрономии, когда гравитационные волны и электромагнитное излучение изучаются вместе, чтобы понять некоторые из самых экстремальных событий во Вселенной», — добавил профессор Чжан.

Источники:

sciencedaily.com

Материалы предоставлены Science China Press.