Международная группа астрофизиков опровергла популярное среди ученых представление о природе коротких гамма-всплесков (GRB), согласно которому они производятся слиянием двух нейтронных звезд и почти мгновенным появлением черной дыры. Результаты наблюдений за гамма-вспышкой 180618A, опубликованные в The Astrophysical Journal, указывают на то, что яркие вспышки гамма-излучения могут производиться протомагнитарами — долгоживущими остатками слияния.
Гамма-всплески представляют собой яркие внегалактические вспышки гамма-излучения и самые мощные взрывы во Вселенной. Общепризнано, что существуют два источника GRB: слияние нейтронных звезд в случае кратковременных всплесков, а в случае длинных — коллапс массивных звезд, приводящий к появлению черной дыры или магнитара, которые создают две струи плазмы с релятивистскими (околосветовыми) скоростями. Согласно общепринятой теории, слияние нейтронных звезд приводит к появлению сверхмассивной нейтронной звезды, которые через доли секунды «схлопывается» в черную дыру.
Однако короткие гамма-всплески от слияния составляют всего девять процентов от общего числа GRB и производят слабое оптическое излучение, что затрудняет их ранее обнаружение и отслеживание. Это ограничивает данные о первых минутах после взрыва, что затрудняет изучение природы остатка слияния, его продолжительности жизни и резервуара энергии, питающего гамма-излучение.
В новой работе исследователи представили результаты мультиволнового наблюдения короткого гамма-всплеска 180618A с продолжительным гамма-излучением, которые начались уже через 1,4 минуты после вспышки. Спектр источника соответствовал быстро затухающему послесвечению и появлению теплового оптического излучения через 15 минут после вспышки, которое резко пропадает уже через 35 минут. Данные, полученные при наблюдении от гамма-лучей до оптических длин волн, соответствовали сценарию горячего облака, расширяющегося с релятивистскими скоростями и питаемого ветрами плазмы от новорожденной, быстро вращающейся и сильно намагниченной нейтронной звезды — миллисекундного магнитара.
Таким образом, слияние двух нейтронных звезд привело к появлению так называемого протомагнитара, который просуществовал намного более нескольких сотен миллисекунд — по крайней мере один день — после слияния, прежде чем превратился в черную дыру. Такой объект способен питать короткий гамма-всплеск и последующее мягкое гамма-излучение за счет энергии от прямой аккреции окружающего вещества и энергии замедления вращения.