М15 має подвійну нейтронну зіркову систему, яка в підсумку буде насильно зливатися. Кредит зображення: NOAO Натисніть, щоб збільшити
Вибухи гамма-променів - це найпотужніші вибухи у Всесвіті, що випромінюють величезну кількість високоенергетичного випромінювання. Протягом десятиліть їх походження було загадкою. Вчені зараз вважають, що вони розуміють процеси, які призводять до сплеску гамма-променів. Однак нове дослідження Джонатана Гріндла з Гарвардсько-Смітсонівського центру астрофізики (CfA) та його колег Саймона Портегія Зварта (Астрономічний інститут, Нідерланди) та Стівена Макміллана (Університет Дрекселя) дозволяє припустити, що раніше не було помічено джерела для деяких гамма- вибухи променів: зіркові зіткнення всередині кульових скупчень.
"Цільки третину всіх коротких сплеску гамма-променів, які ми спостерігаємо, може відбуватися від об'єднання нейтронних зірок у кульові скупчення", - сказав Гріндлі.
Вибухи гамма-випромінювання (GRB) мають два різних "аромати". Деякі тривають до хвилини, а то й довше. Астрономи вважають, що довгі ГРБ утворюються, коли в гіперновій вибухає масивна зірка. Інші сплески тривають лише частку секунди. Астрономи теоретизують, що короткі ГРБ походять від зіткнення двох нейтронових зірок, або нейтронної зірки та чорної діри.
Більшість систем подвійних нейтронних зірок є результатом еволюції двох масивних зірок, які вже обертаються навколо однієї. Природний процес старіння призведе до того, що обидва стануть нейтронними зірками (якщо вони починатимуться із заданої маси), які потім спіралізуються протягом мільйонів чи мільярдів років, поки вони не злиться і не випустять вибух гамма-випромінювання.
Дослідження Гріндлі вказують на ще одне потенційне джерело коротких GRB - кульових скупчень. Кульові скупчення містять одні з найдавніших зірок у Всесвіті, забиті в тісний простір лише кілька світлових років. Такі тісні квартали провокують безліч близьких зіркових зустрічей, деякі з яких призводять до зіркових змін. Якщо нейтронна зірка зі зоряним супутником (наприклад, білим карликом або зіркою основної послідовності) обмінюється своїм партнером з іншою нейтронною зіркою, то отримана пара нейтронних зірок згодом спірально спірається і зіткнеться вибухово, створюючи гамма-вибух.
"Ми бачимо ці системи-попередники, що містять одну нейтронну зірку у вигляді мілісекундного пульсара, всюди в кульових скупченнях", - заявив Гріндлей. «Крім того, кульові скупчення настільки щільно упаковані, що у вас багато взаємодії. Це природний спосіб зробити подвійні нейтронно-зіркові системи ".
Астрономи виконали близько 3 мільйонів комп’ютерних моделювань, щоб обчислити частоту, з якою можуть утворюватися подвійні нейтронно-зіркові системи в кульових скупченнях. Знаючи, скільки їх утворилося за всю історію галактики, і приблизно, скільки часу потрібно для злиття системи, вони потім визначили частоту коротких вибухів гамма-променів, очікуваних від бінарних кластерних кластерів. Вони вважають, що від 10 до 30 відсотків усіх коротких вибухів гамма-променів, які ми спостерігаємо, може бути результатом таких систем.
Ця оцінка враховує цікаву тенденцію, виявлену останніми спостереженнями GRB. Злиття і, таким чином, вибухи від так званих “дискових” нейтронно-зіркових бінарних систем - системи, створені з двох масивних зірок, які утворилися разом і загинули разом - за оцінками, трапляються в 100 разів частіше, ніж вибухи з кульових бінарних кластерів. І все ж, кілька чітко розташованих ГРБ, як правило, походять з галактичних ореолів і дуже старих зірок, як і очікувалося для кульових скупчень.
"Тут є велика проблема з бухгалтерським обліком", - сказав Гріндлей.
Щоб пояснити невідповідність, Гріндлей припускає, що вибухи від бінарних файлів дисків, ймовірно, буде важче помітити, оскільки вони, як правило, випромінюють випромінювання в більш вузьких вибухах, видимих з меншої сторони. Більш вузьке "проміння" може виникнути внаслідок зіткнення зірок, спини яких вирівняні з орбітою, як це очікувалося для бінарних файлів, які були разом з моменту їх народження. Новоприєднані зірки зі своїми випадковими орієнтаціями можуть випромінювати більш широкі сплески, коли вони зливаються.
"Більш короткі GRB, ймовірно, походять з дискових систем - ми просто не бачимо їх усіх", - пояснив Гріндлі.
Лише близько півдесятка коротких ГРБ були точно розміщені нещодавно супутниками гамма-променів, що ускладнює ґрунтовні дослідження. Зібравши більше прикладів, джерела коротких GRB повинні бути набагато краще зрозуміти.
Документ, який оголошує цю знахідку, був опублікований в інтернет-випуску Nature Physics 29 січня. Він доступний в Інтернеті за адресою http://www.nature.com/nphys/index.html та у формі переддруку за посиланням http://arxiv.org/abs/astro-ph/0512654.
Штаб-квартира штату Кембридж, штат Массачусетс, Гарвард-Смітсонівський центр астрофізики (CfA) - це спільна співпраця між Смітсонівською астрофізичною обсерваторією та Обсерваторією Гарвардського коледжу. Вчені CfA, організовані у шість наукових підрозділів, вивчають походження, еволюцію та остаточну долю Всесвіту.
Оригінальне джерело: CfA News Release
