Будущий гамма-всплеск оказался невидим в рентгене

Короткие гамма-всплески — яркие вспышки жесткого рентгеновского излучения, продолжающиеся обычно несколько десятых долей секунды, с момента своего открытия в 1960-х гг. привлекают к себе пристальнейшее внимание астрофизического сообщества. Первые одновременные наблюдения такого события гравитационно-волновыми телескопами сети LIGO/Virgo и рентгеновскими телескопами Fermi/GBM и INTEGRAL в 2017 г. (о нем рассказывалось на пресс-конференции в ИКИ РАН) показали, что по крайней мере часть таких событий рождается в момент слияния тесных систем из двух нейтронных звезд.

Быстрое сближение нейтронных звезд производит мощный гравитационно-волновой сигнал, по характеристикам которого можно многое сказать о самой двойной системе. А в момент катастрофического слияния её компонентов рождается яркий гамма-всплеск, сопровождающийся также излучением в оптическом, инфракрасном и рентгеновском диапазонах энергий.

Интересно было бы проследить за эволюцией одной из таких систем «заранее» — хотя бы за несколько дней до слияния. Однако в это время двойные нейтронные звезды светят гораздо слабее, и заранее найти и отождествить такие системы не удается. Поэтому такие предварительные наблюдения могут быть только случайными… А жаль — быстрое сближение двух массивных (каждый — около полутора солнечных масс) компактных объектов, обладающих к тому же сильными магнитными полями, может производить весьма интересные эффекты, сопровождающиеся в том числе излучением в оптическом или рентгеновском диапазоне энергий.

Однако, как оказалось, обсерватория «Спектр-РГ», благодаря своей стратегии обзора всего неба и большому полю зрения телескопов, имеет достаточно большой шанс пронаблюдать место будущего космического взрыва незадолго до того, как он произойдет.

19 сентября прошлого, 2021 года, телескоп Swift/BAT (NASA) зарегистрировал новый короткий гамма-всплеск, причем его удалось очень точно (с точностью в несколько секунд дуги) локализовать. Хотя измерить характеристики (в первую очередь спектр) оптического послесвечения не удалось, результаты наблюдений на больших телескопах позволили предположить, что слияние нейтронных звезд произошло в группе галактик, лежащей на расстоянии в 1.2 гигапарсека или 4 миллиарда световых лет от Земли.

И при этом оказалось, что именно эту область неба, где произошел всплеск, меньше чем за день до слияния наблюдали телескопы обсерватории «Спектр-РГ»! Это позволило впервые получить верхние пределы на светимость двойной системы из нейтронных звезд незадолго до их слияния.

Несмотря на то, что полученные пределы не отличаются чрезмерной строгостью, они тем не менее позволят в будущем верифицировать теоретические модели, описывающие взаимодействие сближающихся нейтронных звезд.

Статья, описывающая наблюдения и полученные результаты, опубликована в журнале «Письма в Астрономический журнал» и размещена на портале электронных препринтов.

***

Космический аппарат «Спектр-РГ», разработанный в АО «НПО Лавочкина» (входит в Госкорпорацию «Роскосмос»), был запущен 13 июля 2019 г. с космодрома Байконур. Он создан с участием Германии в рамках Федеральной космической программы России по заказу Российской академии наук. Обсерватория оснащена двумя уникальными рентгеновскими зеркальными телескопами: ART-XC им. М.Н. Павлинского (ИКИ РАН, Россия) и eROSITA (MPE, Германия), работающими по принципу рентгеновской оптики косого падения. Телескопы установлены на космической платформе «Навигатор» (НПО Лавочкина, Россия), адаптированной под задачи проекта. Основная цель миссии — построение карты всего неба в мягком (0.3–8 кэВ) и жестком (4–20 кэВ) диапазонах рентгеновского спектра с беспрецедентной чувствительностью. Научный руководитель орбитальной рентгеновской обсерватории «Спектр-РГ» академик Рашид Сюняев.