לווייני ESA מזהים התפרצות מסתורית של קרני גמא בגלקסיה הסמוכה

צוות בינלאומי, בסיוע לווייני ESA, וכולל חוקרים מ-UNGE, זיהה התפרצות מסיבית הנובעת ממגנטר, כוכב נויטרונים מגנטי ביותר.

בזמן שהלוויין INTEGRAL של ESA סרק את השמים, הוא זיהה גל של קרני גמא הבוקעות מהגלקסיה הסמוכה M82. זמן קצר לאחר תצפית זו, טלסקופ החלל XMM-Newton X של ESA חיפש כל זוהר שיורי מהאירוע, אך לא זיהה דבר. קבוצת מחקר בינלאומית, עם תורמים מאוניברסיטת ז'נבה (UNIGE), הגיעה למסקנה שההתפרצות הייתה התלקחות חוץ-גלקטית ממגנטר, צעיר כוכב ניטרונים ידוע בשדה המגנטי האינטנסיבי שלו. ממצא זה תועד בכתב העת טֶבַע.

ב-15 בנובמבר 2023, הלוויין INTEGRAL של ESA הבחין בפיצוץ פתאומי מעצם נדיר. לעשירית שנייה בלבד הופיע בשמים פרץ קצר של קרני גמא אנרגטיות. "נתוני הלוויין התקבלו במרכז המידע המדע INTEGRAL (ISDC), המבוסס על אתר Ecogia של מחלקת האסטרונומיה של UNIGE, משם נשלחה התראה על התפרצות קרני גמא לאסטרונומים ברחבי העולם, רק 13 שניות לאחר זיהויה." מסביר קרלו פריניו, עמית מחקר בכיר במחלקה לאסטרונומיה בפקולטה למדעים של UNIGE, PI של ISDC ומחבר שותף של הפרסום. תוכנת IBAS (Integral Burst Alert System) נתנה לוקליזציה אוטומטית שחפפה לגלקסיה M82, במרחק 12 מיליון שנות אור. מערכת התראה זו פותחה ומופעלת על ידי מדענים ומהנדסים מ-UNGE בשיתוף פעולה עם עמיתים בינלאומיים.

אות מוזר מגלקסיה קרובה

"מיד הבנו שזו התראה מיוחדת. התפרצויות קרני גמא מגיעות מרחוק ומכל מקום בשמיים, אבל התפרצות זו הגיעה מגלקסיה סמוכה בהירה", מסביר סנדרו מרגטי מהמכון הלאומי לאסטרופיזיקה (INAF–IASF) במילאנו, איטליה, המחבר הראשי של הפרסום. תורם של IBAS. הצוות ביקש מיד מטלסקופ החלל XMM-Newton של ESA לבצע תצפית מעקב על מיקום ההתפרצות בהקדם האפשרי. אם זה היה פרץ קרני גמא קצר, שנגרם על ידי שני כוכבי נויטרונים מתנגשים, ההתנגשות הייתה יוצרת גלי כבידה ויש להם זוהר לאחר בקרני רנטגן ובאור נראה.

עם זאת, התצפיות של XMM-Newton הראו רק את הגז החם והכוכבים בגלקסיה. באמצעות טלסקופים אופטיים קרקעיים, כולל ה- Telescopio Nazionale Galileo האיטלקי והמצפה הצרפתי, הם גם חיפשו אות באור נראה, החל רק כמה שעות לאחר הפיצוץ, אך שוב לא מצאו דבר. ללא אות בקרני רנטגן ואור נראה, וללא גלי כבידה שנמדדו על ידי גלאים על כדור הארץ (LIGO/מַזַל בְּתוּלָה/KAGRA), ההסבר הכי בטוח הוא שהאות הגיע ממגנטר.

מגנטרים: מגה-כוכבים מגנטיים, מתו לאחרונה

"כאשר כוכבים מאסיביים יותר משמונה פעמים מהשמש מתים, הם מתפוצצים בסופרנובה המשאירה א חור שחור או כוכב נויטרונים מאחור. כוכבי ניוטרונים הם שרידי כוכבים קומפקטיים מאוד עם יותר ממסת השמש ארוזים בכדור בגודל של קנטון ז'נבה. הם מסתובבים במהירות ויש להם שדות מגנטיים חזקים". מסביר וולודימיר סבצ'נקו, עמית מחקר בכיר במחלקה לאסטרונומיה בפקולטה למדעים של UNIGE, ומחבר שותף של הפרסום. לכמה כוכבי נויטרונים צעירים יש שדות מגנטיים חזקים במיוחד, יותר מפי 10,000 מזה של כוכבי נויטרונים טיפוסיים. אלה נקראים מגנטרים. הם פולטים אנרגיה בהתלקחויות, ומדי פעם ההתלקחויות הללו הן ענקיות.

עם זאת, ב-50 השנים האחרונות של תצפיות בקרני גמא, זוהו רק שלוש התלקחויות ענקיות שהגיעו ממגנטרים בגלקסיה שלנו. התפרצויות אלו חזקות מאוד: כזו שזוהתה בדצמבר 2004, הגיעה מ-30,000 שנות אור מאיתנו, אך עדיין הייתה עוצמתית מספיק כדי להשפיע על השכבות העליונות של האטמוספירה של כדור הארץ, כמו התלקחויות השמש, שהגיעו הרבה יותר קרוב אלינו.

ההתלקחות שזוהתה על ידי INTEGRAL היא האישור האיתן הראשון של התלקחות מגנטית מחוץ ל שביל החלב. M82 היא גלקסיה בהירה שבה מתרחשת היווצרות כוכבים. באזורים אלה נולדים כוכבים מסיביים, חיים חיים סוערים קצרים ומשאירים אחריהם כוכב נויטרונים. "הגילוי של מגנטר באזור זה מאשר שמגנטרים הם ככל הנראה כוכבי נויטרונים צעירים", מוסיף וולודימיר סבצ'נקו. החיפוש אחר מגנטרים נוספים יימשך באזורים אחרים של יצירת כוכבים חוץ-גלקטיים, כדי להבין את העצמים האסטרונומיים יוצאי הדופן הללו. אם אסטרונומים יכולים למצוא הרבה יותר, הם יכולים להתחיל להבין באיזו תדירות התלקחויות אלה קורות וכיצד כוכבי נויטרונים מאבדים אנרגיה בתהליך.

INTEGRAL, מכשיר מפתח במירוץ נגד הזמן

התפרצויות ארוכות כל כך קצרות יכולות להיקלט רק כאשר מצפה כוכבים כבר מצביע בכיוון הנכון. זה הופך את INTEGRAL עם שדה הראייה הגדול שלו, גדול יותר מפי 3000 משטח השמים המכוסה על ידי הירח, לכל כך חשוב עבור גילויים אלה.

קרלו פריניו מסביר: "מערכת עיבוד הנתונים האוטומטית שלנו אמינה ביותר ומאפשרת לנו להתריע מיד לקהילה." כאשר נקלטות תצפיות בלתי צפויות כמו זו, אינטגרל ו-XMM-Newton יכולים להיות גמישים בלוחות הזמנים שלהם, דבר הכרחי בתגליות חיוניות בזמן. במקרה זה, לו התצפיות היו מבוצעות אפילו רק יום לאחר מכן, לא הייתה הוכחה כה חזקה שאכן מדובר במגנטר ולא בהתפרצות של קרני גמא.