Короткие гамма-всплески возникают, как считается, при сближении и столкновении компактных объектов, например нейтронных звезд. Подобные чрезвычайно мощные события порождают гравитационные волны и входят в число самых энергичных взрывов во Вселенной. На протяжении десятилетий астрономы регистрировали их в основном по гамма-вспышкам, тогда как самое раннее мягкое рентгеновское излучение оставалось труднодоступным для наблюдения. Широкопольный мониторинг мягкого рентгеновского диапазона, который ведет аппарат Einstein Probe, впервые позволил увидеть эту прежде скрытую стадию и напрямую заглянуть в начальные мгновения короткого гамма-всплеска, сообщает ScienceDaily.
Событие, получившее обозначение EP250704a/GRB 250704B, было зафиксировано 4 июля 2025 года. Ань Ли, аспирант Пекинского педагогического университета и дежурный исследователь переходных явлений проекта EP, находился на смене, когда поступил сигнал. «Сначала событие выглядело как обычный короткий гамма-всплеск: яркая вспышка длилась менее половины секунды и была одновременно зарегистрирована в гамма-диапазоне приборами SVOM-GRM и Insight-HXMT, а в рентгеновском — EP-WXT», — приводит его слова источник. После получения бортовых оповещений от EP Ли сразу приступил к первичному анализу, и дальнейшее развитие событий оказалось неожиданным. «Однако вместо того чтобы угаснуть, источник продолжал испускать эпизоды мягкого рентгеновского излучения почти десять минут», — отметил он.
Это продолжительное рентгеновское излучение несло значительную энергию, но приходилось на длины волн, которые обычные гамма-детекторы с трудом могли бы уловить. «Хотя это долгое излучение несло существенную энергию, его спектр был настолько мягким, что для всплеска на таком типичном космологическом расстоянии он остался бы ниже порога обнаружения традиционных гамма-приборов, таких как Burst Alert Telescope на Swift. В результате прежние миссии зафиксировали бы лишь краткую гамма-вспышку, пропустив продолжительную активность, которую выявил EP», — заявил профессор Бинь-Бинь Чжан из Нанкинского университета, один из авторов-корреспондентов работы, инициировавший углубленное изучение события. По его словам, наблюдения показывают, что кажущийся типичным короткий гамма-всплеск может скрывать гораздо более длительный и богатый эпизод активности в мягком рентгеновском диапазоне.
Чтобы понять природу необычного сигнала, исследователи организовали масштабную международную кампанию наблюдений — от рентгеновского и оптического диапазонов до радио. «Скоординированные многоволновые наблюдения были принципиально важны, — сказала профессор Элеонора Троя из Римского университета Тор Вергата, одна из авторов-корреспондентов статьи, чья группа получила ключевые сведения о красном смещении на основе спектрального анализа. — Они не только позволили нам определить и изучить галактику-хозяина всплеска и измерить его расстояние, но и дали возможность исключить сопутствующую сверхновую и получить весомые доказательства связи этого необычного рентгеновского излучения со слиянием компактных объектов». Совокупность данных подтвердила, что необычная рентгеновская активность связана именно со слиянием компактных объектов, а не с другим типом звездного взрыва.
Более внимательный анализ показал, что продолжительное рентгеновское излучение питалось напрямую остатком, оставшимся после слияния, а не движущейся наружу ударной волной. И-Хань Айрис Инь, аспирантка физического факультета и Гонконгского института астрономии и астрофизики при Гонконгском университете, руководила анализом высокоэнергетического излучения. Как один из авторов-корреспондентов, она установила, что быстро меняющаяся яркость EP250704a, эволюция спектра и последующие рентгеновские и оптические послесвечения указывают на продолжающуюся активность центрального двигателя уже после того, как первичный короткий гамма-всплеск угас. «Одно из правдоподобных объяснений состоит в том, что при слиянии образовалась быстро вращающаяся сильно намагниченная нейтронная звезда — так называемый магнетар, — которая питала продолжительное рентгеновское излучение и продолжала впрыскивать энергию», — сказала Инь. Такой магнетар мог бы естественно объяснить, почему система оставалась активной спустя долгое время после завершения краткой гамма-вспышки.
Открытие может иметь важные последствия для изучения слияний нейтронных звезд и источников гравитационных волн. С тех пор как в 2017 году впервые были совместно зарегистрированы электромагнитное излучение и гравитационные волны от сливающихся нейтронных звезд, астрономы ищут дополнительные электромагнитные сигналы, способные раскрыть, что происходит во время и после таких экстремальных столкновений. «Обнаруженная компонента мягкого рентгеновского излучения дает новый инструмент исследования и указывает на то, что быстрые рентгеновские транзиенты также являются электромагнитными аналогами источников гравитационных волн и могут возникать при слияниях компактных объектов», — сказала профессор Троя. Исследователи также предполагают, что подобная продолжительная мягкая рентгеновская активность может быть не редкостью: аналогичные сигналы могли сопровождать другие короткие гамма-всплески, но оставаться незамеченными, поскольку прежние миссии не умели фиксировать первичное излучение на энергиях ниже гамма-диапазона. По словам Инь, это открытие расширяет представления о слияниях нейтронных звезд за пределы краткой гамма-вспышки и открывает новое окно для изучения их остатков, а в перспективе может помочь ограничить уравнение состояния нейтронной звезды.