15 ноября 2023 года европейская космическая обсерватория INTEGRAL зарегистрировала кратковременный, но чрезвычайно мощный всплеск гамма-излучения, источником которого стал объект в галактике М82, находящейся на расстоянии 12 миллионов световых лет от нашей Галактики. Длительность всплеска составила всего 1/10 секунды.

Системы оповещения сработали оперативно — всего через 13 секунд после поступления первичных данных INTEGRAL информация о гамма-всплеске была разослана астрономам по всему миру при помощи автоматизированной системы IBAS. Это позволило ученым максимально быстро задействовать наземные и космические телескопы для поиска дополнительных свидетельств редкого явления.

Источник: ESA

В отличие от большинства специализированных инструментов, которые требуется заблаговременно наводить на интересующую область неба, гамма-телескоп INTEGRAL способен непрерывно вести широкий обзор, охватывая значительную часть ночного небосвода площадью примерно в 3000 раз больше, чем площадь полной Луны. Аналогичной гибкостью и рентгеновский телескоп XMM-Newton. Эта особенность позволяет обеим обсерваториям оперативно обнаруживать гамма-всплески и другие явления и практически мгновенно рассылать уведомления астрономам по всему миру.

Одним из первых аппаратов, приступивших к наблюдениям, и стал рентгеновский телескоп XMM-Newton Европейского космического агентства. Астрономы искали послесвечение — как в видимом, так и в рентгеновском диапазонах, но не обнаружили его. Это сузило возможные объяснения источника гамма-вспышки. Иногда нейтронные звёзды сливаются, создавая гамма-всплеск. Но это создало бы гравитационные волны и оставило бы послесвечение.

Попытки обнаружить послесвечение не увенчались успехом. Аналогичные результаты были получены с использованием наземных обсерваторий, включая Национальный телескоп Галилея (TNG) в Италии и Обсерваторию Верхнего Прованса во Франции. Отсутствие послесвечения и гравитационно-волнового сигнала, который должен был зарегистрироваться детекторами LIGO, VIRGO и KAGRA в случае слияния нейтронных звёзд, существенно сузило круг возможных объяснений явления. 

Местоположение магнетара в галактике М82, определённое телескопами INTEGRAL, XMM-Newton и TNG. Источник: ESA / Integral / XMM-Newton / INAF / TNG / M. Rigoselli / University of Geneva

В итоге учёные пришли к выводу, что источником гамма-всплеска в М82 стала мощная вспышка магнетара — экзотического класса нейтронных звёзд, обладающих чрезвычайно сильными магнитными полями, в 10 000 раз превосходящими поля обычных объектов такого типа.

«Спектральные свойства сигнала, его длительность, ограничения на рентгеновское и оптическое послесвечение, полученные за несколько часов наблюдений, а также отсутствие гравитационно-волнового сигнала однозначно квалифицируют этот всплеск как мощную вспышку магнетара в галактике М82», — отмечается в статье.

Вспышки магнетаров относятся к числу самых редких явлений во Вселенной. За последние 50 лет астрономам удалось зарегистрировать всего три подобных события, причем все они происходили с магнетарами, расположенными в пределах Млечного Пути. Один из таких всплесков, имевший место в 2004 году на расстоянии 30 000 световых лет от Земли, обладал столь внушительной энергией, что оказал воздействие даже на верхние слои земной атмосферы.  

Открытие в галактике М82 стало первым достоверно подтверждённым случаем зарегистрированной вспышки магнетара за пределами Млечного Пути. Это наблюдение служит весомым подтверждением теории, согласно которой магнетары представляют собой молодые остатки сверхновых — нейтронные звезды с аномально сильными магнитными полями на ранних стадиях существования.

По мере накопления подобных данных учёные рассчитывают получить дополнительную информацию об этих редких объектах и продолжат поиск вспышек магнетаров в других галактиках.