Kilonova
Килоновая , (также называемая макроновой ) — это кратковременное астрономическое событие которое происходит в компактной двойной системе при слиянии двух нейтронных звезд или нейтронной звезды и черной дыры . [1] Считается, что эти слияния вызывают гамма-всплески и испускают яркое электромагнитное излучение, называемое «килоновыми», из-за радиоактивного распада тяжелых ядер r-процесса , которые образуются и выбрасываются довольно изотропно во время процесса слияния. [2] [3] Измеренная высокая сферичность килоновой AT2017gfo в ранние эпохи была выведена из чернотельной природы ее спектра. [4] [5]
История
[ редактировать ]О существовании тепловых переходных процессов в результате слияния нейтронных звезд впервые сообщили Ли и Пачиньски в 1998 году. [1] Радиоактивное свечение, возникающее в результате слияния выбросов, первоначально называлось мини-сверхновой. 1 ⁄ 10 до 1/100 . звезды яркости типичной сверхновой , самовзрыв массивной [6] Термин килонова позже был введен Мецгером и др. в 2010 году [7] чтобы охарактеризовать пиковую яркость, которая, как они показали, в 1000 раз превышает яркость классической новой .
Первый обнаруженный кандидат в килоновую был обнаружен как короткий гамма-всплеск GRB 130603B приборами на борту Swift Gamma-Ray Burst Explorer и космического корабля KONUS/WIND , а затем наблюдался с помощью космического телескопа Хаббл через 9 и 30 дней после вспышки. . [8]
16 октября 2017 года коллаборации LIGO и Virgo объявили о первых одновременных обнаружениях гравитационных волн ( GW170817 ) и электромагнитного излучения ( GRB 170817A и AT 2017gfo ) [9] и продемонстрировал, что источником было слияние двойной нейтронной звезды . [10] За этим слиянием последовал короткий гамма-всплеск ( GRB 170817A ) и более продолжительный транзиент, видимый в течение нескольких недель в оптическом и ближнем инфракрасном электромагнитном спектре ( AT 2017gfo ), расположенный в относительно близкой галактике NGC 4993 . [11] Наблюдения AT 2017gfo подтвердили, что это было первое убедительное наблюдение килоновой. [12] Спектральное моделирование AT2017gfo выявило элементы r-процесса стронций и иттрий , что окончательно связывает образование тяжелых элементов со слиянием нейтронных звезд. [13] [14] Дальнейшее моделирование показало, что выброшенный огненный шар тяжелых элементов в ранние эпохи имел очень сферическую форму. [4] [15] Было высказано предположение, что «благодаря этой работе астрономы могли бы использовать килоновые в качестве стандартной свечи для измерения космического расширения. Поскольку взрывы килоновых имеют сферическую форму, астрономы могли бы сравнивать видимый размер взрыва сверхновой с ее фактическим размером, наблюдаемым по движению газа». и таким образом измерить скорость космического расширения на разных расстояниях». [16]
Теория
[ редактировать ]Спираль (ГВ ) и слияние двух компактных объектов являются мощным источником гравитационных волн . [7] Базовая модель тепловых переходных процессов в результате слияния нейтронных звезд была представлена Ли-Синь Ли и Богданом Пачинским в 1998 году. [1] В своей работе они предположили, что радиоактивные выбросы от слияния нейтронных звезд являются источником теплового переходного излучения, позже названного килоновой . [17]
Наблюдения
[ редактировать ]
Первое наблюдательное предположение о наличии килоновой звезды появилось в 2008 году после гамма-всплеска GRB 080503. [19] где слабый объект появился в оптическом свете через день и быстро исчез. Однако другие факторы, такие как отсутствие галактики и обнаружение рентгеновских лучей, не согласовывались с гипотезой о килоновой. Еще одна килоновая была предложена в 2013 году в связи с кратковременным гамма-всплеском GRB 130603B, когда слабое инфракрасное излучение далекой килоновой было обнаружено с помощью космического телескопа Хаббла . [8]
В октябре 2017 года астрономы сообщили, что наблюдения AT 2017gfo показали, что это был первый безопасный случай возникновения килоновой звезды после слияния двух нейтронных звезд . [12]
В октябре 2018 года астрономы сообщили, что GRB 150101B , гамма-всплеск , обнаруженный в 2015 году, может быть аналогом исторического GW170817 . Сходство между двумя событиями с точки зрения гамма- , оптического и рентгеновского излучения, а также природы связанных с ними галактик- хозяев считается «поразительным», и это замечательное сходство предполагает, что два отдельных и независимых события могут оба являются результатом слияния нейтронных звезд, и оба могут быть до сих пор неизвестным классом килоновых переходных процессов. Таким образом, по мнению исследователей, события Килоновой могут быть более разнообразными и распространенными во Вселенной, чем предполагалось ранее. [20] [21] [22] [23] Оглядываясь назад, можно сказать, что гамма-всплеск GRB 160821B, обнаруженный в августе 2016 года, также считается следствием килоновой звезды, судя по сходству данных с AT2017gfo . [24]
Считалось также, что килонова вызвала длинный гамма-всплеск GRB 211211A , обнаруженный в декабре 2021 года телескопом предупреждения о всплесках Swift (BAT) и монитором гамма-всплесков Ферми (GBM). [25] [26] Эти открытия бросают вызов ранее преобладающей теории о том, что длинные гамма-всплески происходят исключительно от сверхновых — взрывов в конце жизни массивных звезд. [27] GRB 211211A длился 51 секунду; [28] [29] ГРБ 191019А (2019) [30] и GRB 230307A (2023), [31] [32] Также утверждается, что с длительностью около 64 с и 35 с соответственно они принадлежат к этому классу длинных GBR в результате слияния нейтронных звезд . [33]
В 2023 году был обнаружен GRB 230307A , связанный с теллуром и лантанидами . [34]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с Ли, Л.-Х.; Пачинский, Б.; Фрухтер, А.С.; Хьорт, Дж.; Хаунселл, РА; Виерсма, К.; Танниклифф, Р. (1998). «Переходные события от слияний нейтронных звезд». Астрофизический журнал . 507 (1): L59–L62. arXiv : astro-ph/9807272 . Бибкод : 1998ApJ...507L..59L . дои : 10.1086/311680 . S2CID 3091361 .
- ^ Мецгер, Брайан Д. (16 декабря 2019 г.). «Килоновае» . Живые обзоры в теории относительности . 23 (1): 1. Бибкод : 2019LRR....23....1M . дои : 10.1007/s41114-019-0024-0 . ISSN 1433-8351 . ПМК 6914724 . ПМИД 31885490 .
- ^ Россвог, Стефан (01 апреля 2015 г.). «Мультимессенджерная картина компактных бинарных слияний» . Международный журнал современной физики Д. 24 (5): 1530012–1530052. arXiv : 1501.02081 . Бибкод : 2015IJMPD..2430012R . дои : 10.1142/S0218271815300128 . ISSN 0218-2718 . S2CID 118406320 .
- ^ Jump up to: а б Снеппен, Альберт; Уотсон, Дарач; Баусвейн, Андреас; Просто, Оливер; Котак, Рубина; Накар, Эхуд; Познанский, Дови; Сим, Стюарт (февраль 2023 г.). «Сферическая симметрия в килоновой AT2017gfo/GW170817» . Природа . 614 (7948): 436–439. arXiv : 2302.06621 . Бибкод : 2023Natur.614..436S . дои : 10.1038/s41586-022-05616-x . ISSN 1476-4687 . ПМИД 36792736 . S2CID 256846834 .
- ^ Снеппен, Альберт (1 сентября 2023 г.). «О спектре черного тела килоновых» . Астрофизический журнал . 955 (1): 44. arXiv : 2306.05452 . Бибкод : 2023ApJ...955...44S . дои : 10.3847/1538-4357/acf200 . ISSN 0004-637X .
- ^ «Хаббл запечатлел инфракрасное свечение килоновой вспышки» . spacetelescope.org. 5 августа 2013 года . Проверено 28 февраля 2018 г.
- ^ Jump up to: а б Мецгер, Б.Д.; Мартинес-Пинедо, Г.; Дарбха, С.; Куватерт, Э.; Арконес, А. ; Касен, Д.; Томас, Р.; Ньюджент, П.; Панов, ИВ; Зиннер, Северная Каролина (август 2010 г.). «Электромагнитные аналоги слияний компактных объектов, вызванных радиоактивным распадом ядер r-процесса». Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 406 (4): 2650. arXiv : 1001.5029 . Бибкод : 2010МНРАС.406.2650М . дои : 10.1111/j.1365-2966.2010.16864.x . S2CID 118863104 .
- ^ Jump up to: а б Танвир, Северная Каролина; Леван, Эй Джей; Фрухтер, А.С.; Хьорт, Дж.; Хаунселл, РА; Виерсма, К.; Танниклифф, РЛ (2013). «Килонова», связанная с кратковременным гамма-всплеском GRB 130603B». Природа . 500 (7464): 547–549. arXiv : 1306.4971 . Бибкод : 2013Natur.500..547T . дои : 10.1038/nature12505 . ПМИД 23912055 . S2CID 205235329 .
- ^ Эбботт, BP; Эбботт, Р.; Эбботт, Т.Д.; Ачернезе, Ф.; Экли, К.; Адамс, К.; Адамс, Т.; Аддессо, П.; Адхикари, RX; Адья, В.Б.; и др. ( Научное сотрудничество LIGO и сотрудничество Virgo ) (16 октября 2017 г.). «GW170817: Наблюдение гравитационных волн от спирали двойной нейтронной звезды». Письма о физических отзывах . 119 (16): 161101. arXiv : 1710.05832 . Бибкод : 2017PhRvL.119p1101A . doi : 10.1103/PhysRevLett.119.161101 . ПМИД 29099225 . S2CID 217163611 .
- ^ Миллер, М. Коулман (16 октября 2017 г.). «Гравитационные волны: золотая двойная система» . Природа . Новости и просмотры (7678): 36. Бибкод : 2017Natur.551...36M . дои : 10.1038/nature24153 .
- ^ Бергер, Э. (16 октября 2017 г.). «Сосредоточьтесь на электромагнитном аналоге двойного слияния нейтронной звезды GW170817» . Письма астрофизического журнала . Проверено 16 октября 2017 г.
- ^ Jump up to: а б Эбботт, BP; Эбботт, Р.; Эбботт, Т.Д.; Ачернезе, Ф.; Экли, К.; Адамс, К.; Адамс, Т.; Аддессо, П.; Адхикари, RX; Адья, В.Б.; Аффельдт, К.; Афро, М.; Агарвал, Б.; Агатос, М.; Агацума, К. (16 октября 2017 г.). «Многопосланные наблюдения за слиянием двойной нейтронной звезды» . Астрофизический журнал . 848 (2): Л12. arXiv : 1710.05833 . Бибкод : 2017ApJ...848L..12A . дои : 10.3847/2041-8213/aa91c9 . ISSN 2041-8213 . S2CID 217162243 .
- ^ Уотсон, Дарач; Хансен, Камилла Дж.; Селсинг, Джонатан; Кох, Андреас; Малезани, Даниэле Б.; Андерсен, Аня К.; Финбо, Йохан П.У.; Арконес, Альмудена; Баусвейн, Андреас; Ковино, Стефано; Градо, Аньелло; Хайнц, Каспер Э.; Хант, Лесли; Кувелиоту, Крисса; Лелудас, Гиоргос (октябрь 2019 г.). «Идентификация стронция при слиянии двух нейтронных звезд» . Природа . 574 (7779): 497–500. arXiv : 1910.10510 . Бибкод : 2019Natur.574..497W . дои : 10.1038/s41586-019-1676-3 . ISSN 1476-4687 . ПМИД 31645733 . S2CID 204837882 .
- ^ Снеппен, Альберт; Уотсон, Дарач (01 июля 2023 г.). «Открытие линии P Лебедя длиной 760 нм в AT2017gfo: идентификация иттрия в фотосфере килоновой» . Астрономия и астрофизика . 675 : А194. arXiv : 2306.14942 . Бибкод : 2023A&A...675A.194S . дои : 10.1051/0004-6361/202346421 . ISSN 0004-6361 .
- ^ «Что происходит, когда две нейтронные звезды сталкиваются? «Идеальный» взрыв» . Вашингтон Пост . ISSN 0190-8286 . Проверено 18 февраля 2023 г.
- ^ «Когда нейтронные звезды сталкиваются, взрыв имеет идеально сферическую форму» . 17 февраля 2023 г.
- ^ Мецгер, Брайан Д. (16 декабря 2019 г.). «Килоновае» . Живые обзоры в теории относительности . 23 (1): 1. arXiv : 1910.01617 . Бибкод : 2019LRR....23....1M . дои : 10.1007/s41114-019-0024-0 . ISSN 1433-8351 . ПМК 6914724 . ПМИД 31885490 .
- ^ «Хаббл впервые наблюдает источник гравитационных волн» . www.spacetelescope.org . Проверено 18 октября 2017 г.
- ^ Перли, Д.А.; Мецгер, Б.Д.; Гранот, Дж.; Батлер, Северная Каролина; Сакамото, Т.; Рамирес-Руис, Э.; Леван, Эй Джей; Блум, Дж.С.; Миллер, А.А. (2009). «GRB 080503: Последствия обнаженного короткого гамма-всплеска, в котором преобладает расширенное излучение». Астрофизический журнал . 696 (2): 1871–1885. arXiv : 0811.1044 . Бибкод : 2009ApJ...696.1871P . дои : 10.1088/0004-637X/696/2/1871 . S2CID 15196669 .
- ^ Университет Мэриленда (16 октября 2018 г.). «Все в одной семье: обнаружен родственник источника гравитационных волн. Новые наблюдения показывают, что килоновые звезды — огромные космические взрывы, производящие серебро, золото и платину, — могут быть более распространенными, чем предполагалось» . ЭврекАлерт! . Проверено 17 октября 2018 г.
- ^ Троя, Э.; и др. (16 октября 2018 г.). «Светящаяся синяя килоновая звезда и внеосевая струя от компактного слияния двойной пары на z = 0,1341» . Природные коммуникации . 9 (1): 4089. arXiv : 1806.10624 . Бибкод : 2018NatCo...9.4089T . дои : 10.1038/s41467-018-06558-7 . ПМК 6191439 . ПМИД 30327476 .
- ^ Мохон, Ли (16 октября 2018 г.). «GRB 150101B: дальний родственник GW170817» . НАСА . Проверено 17 октября 2018 г.
- ^ Уолл, Майк (17 октября 2018 г.). «Мощная космическая вспышка, вероятно, является еще одним слиянием нейтронных звезд» . Space.com . Проверено 17 октября 2018 г.
- ^ Стрикленд, Эшли (27 августа 2019 г.). «Вот как это выглядит, когда взрыв создает золото в космосе» . CNN . Проверено 11 декабря 2022 г.
- ^ Редди, Фрэнсис (13 октября 2022 г.). «Миссии НАСА Swift и Ферми обнаружили исключительный космический взрыв» . НАСА . Проверено 11 декабря 2022 г.
- ^ «Открытие Килоновой бросает вызов нашему пониманию гамма-всплесков» . Обсерватория Джемини . 07.12.2022 . Проверено 11 декабря 2022 г.
- ^ Троя, Элеонора; Дикьяра, Симона (21 декабря 2022 г.). «Необычный, продолжительный гамма-всплеск бросает вызов теориям об этих мощных космических взрывах, в результате которых образуются золото, уран и другие тяжелые металлы» . Разговор . Проверено 27 декабря 2022 г.
- ^ Растинеджад, Джиллиан С.; Гомпертц, Бенджамин П.; Леван, Эндрю Дж.; Фонг, Вэнь-фай; Николл, Мэтт; Лэмб, Гэвин П.; Малезани, Даниэле Б.; Ньюджент, Аня Э.; Оутс, Саманта Р.; Танвир, Ниал Р.; де Угарте Постиго, Антонио; Килпатрик, Чарльз Д.; Мур, Кристофер Дж.; Мецгер, Брайан Д.; Равазио, Мария Эдвиге (08 декабря 2022 г.). «Килонова после длительного гамма-всплеска на частоте 350 Мпк» . Природа . 612 (7939): 223–227. arXiv : 2204.10864 . Бибкод : 2022Natur.612..223R . doi : 10.1038/s41586-022-05390-w . ISSN 0028-0836 . ПМИД 36477128 . S2CID 248376822 .
- ^ Троя, Э.; Фрайер, CL; О'Коннор, Б.; Райан, Г.; Дикьяра, С.; Кумар, А.; Ито, Н.; Гупта, Р.; Воллагер, RT; Норрис, JP; Каваи, Н.; Батлер, Северная Каролина; Ариан, А.; Мисра, К.; Хосокава, Р. (08 декабря 2022 г.). «Близлежащий длинный гамма-всплеск в результате слияния компактных объектов» . Природа . 612 (7939): 228–231. arXiv : 2209.03363 . Бибкод : 2022Natur.612..228T . дои : 10.1038/s41586-022-05327-3 . ISSN 0028-0836 . ПМЦ 9729102 . ПМИД 36477127 .
- ^ Леван, Эндрю Дж.; Малезани, Даниэле Б.; Гомпертц, Бенджамин П.; Ньюджент, Аня Э.; Николл, Мэтт; Оутс, Саманта Р.; Перли, Дэниел А.; Растинеджад, Джиллиан; Мецгер, Брайан Д.; Шульце, Стив; Стэнвей, Элизабет Р.; Инкенхааг, Энн; Зафар, Тайяба; Агуи Фернандес, Х. Фелисиано; Краймс, Эшли А. (22 июня 2023 г.). «Длительный гамма-всплеск динамического происхождения из ядра древней галактики» . Природная астрономия . 7 (8): 976–985. arXiv : 2303.12912 . Бибкод : 2023НатАс...7..976Л . дои : 10.1038/s41550-023-01998-8 . ISSN 2397-3366 . S2CID 257687190 .
- ^ «GCN — Циркуляры — 33410: Наблюдение STIX GRB 230307A солнечным орбитальным аппаратом» .
- ^ «GCN — Циркуляры — 33412: GRB 230307A: Обнаружение AGILE/MCAL» .
- ^ Уодд, Чарли (11 декабря 2023 г.). «Сверхдлинные взрывы бросают вызов нашим теориям космических катаклизмов» . Журнал Кванта .
- ^ Леван, Эндрю; Гомпертц, Бенджамин П.; Салафия, Ом Шаран; Булла, Маттиа; Бернс, Эрик; Хотокезака, Кента; Иззо, Лука; Лэмб, Гэвин П.; Малезани, Даниэле Б.; Оутс, Саманта Р.; Равазио, Мария Эдвиге; Руко Эскориал, Алисия; Шнайдер, Бенджамин; Зарин, Нихил; Шульце, Стив (25 октября 2023 г.). «Производство тяжелых элементов при слиянии компактных объектов, наблюдаемое JWST» . Природа . 626 (8000): 737–741. arXiv : 2307.02098 . дои : 10.1038/s41586-023-06759-1 . ISSN 0028-0836 . ПМЦ 10881391 . ПМИД 37879361 . S2CID 264489953 .
