Гамма-спалахи (GRB) — це справжні важковаговики серед космічних феєрверків: короткі, надпотужні спалахи високоенергетичного світла, які зазвичай тривають лише секунди або хвилини. Вони настільки швидкоплинні, що зловити один «на гарячому» зазвичай — велика космічна удача.
Але 2 липня 2025 року цей сценарій зламався. Гамма-райд телескоп NASA Fermi зафіксував GRB, який просто відмовився згасати: спалахував повторними імпульсами понад сім годин поспіль. Подія, що отримала назву GRB 250702B, одразу побила всі рекорди тривалості. Вона перевернула давні уявлення про те, як астрономи класифікують і пояснюють такі екстремальні вибухи. Після цього почалася глобальна гонитва за розгадкою того, що могло живити спалах, настільки впертий, яскравий і довготривалий.
Полювання на космічний сигнал
Fermi першим зафіксував гамма-проміння, тоді як рентгенівські телескопи швидко уточнили місце на небі, що дозволило запустити глобальну кампанію спостережень. Інфрачервоні дані з Дуже Великого Телескопа ESO (VLT) дали критично важливу підказку: джерело розташоване в галактиці за межами Чумацького Шляху.
Переконавшись у позагалактичному походженні, астрономи почали стежити за згасанням післясвітіння — довготривалої емісії, що залишається після початкового вибуху.
Як ловлять гамма-спалахи
Аспірант Університету Північної Кароліни Джонатан Карні очолив одну з найамбітніших кампаній спостереження із Землі.
Його команда задіяла три провідні світові обсерваторії:
— 4-метровий телескоп NSF Віктора М. Бланко в Чилі,
— два 8,1-метрові телескопи International Gemini Observatory на Гаваях і в Чилі.
Спостереження розпочалися приблизно через 15 годин після спалаху, тривали 18 днів і дозволили отримати детальну світлову криву в інфрачервоному та оптичному діапазонах.
«Можливість швидко зорієнтувати телескопи Blanco та Gemini — критична для подій, що тривають секунди або хвилини», — зазначив Карні. «Без цього ми були б значно обмежені у розумінні далеких і динамічних явищ нічного неба».
GRB 250702B, прихований космічним пилом
Інструменти NEWFIRM і DECam на телескопі Blanco, разом із спектрографами GMOS на Gemini, показали проблему: об’єкт сильно заслонений пилом. Потемніння частково зумовлене пилом у нашій галактиці, але основна «завіса» — у самій галактиці-хості.
Telескоп Gemini North витратив майже дві години глибокої експозиції, щоб видобути слабкий сигнал від хост-галактики крізь пилові смуги. Саме ця пилова завіса пояснює, чому післясвітіння не було видно у звичайних оптичних фільтрах, зате добре проявлялося в інфрачервоному діапазоні.
Сфокусований космічний джет
Щоб розгадати фізику рекордного спалаху, команда Карні використала також спостереження телескопа Keck I, відкриті дані VLT і телескопа Hubble, а також рентгенівські та радіоспостереження. Аналіз багатохвильового набору даних указує на знайомий двигун із небаченою потужністю: вузький релятивістський джет, тобто матеріал, розігнаний майже до швидкості світла, що врізається в щільне середовище.
Форма та еволюція післясвітіння відповідають сценарію, де джет залишається яскравим, пробиваючись крізь газ і пил, перетворюючи кінетичну енергію на тривале світіння. Галактика-хост виявилася незвично масивною для місця виникнення GRB. Лінія зору проходить крізь щільну пилову смугу — рідкісна підказка про середовище, що оточувало джерело вибуху.
Унікальний гамма-спалах
Із моменту відкриття GRB у 1973 році астрономи зафіксували приблизно 15 000 таких подій. Лише деякі за тривалістю наближаються до GRB 250702B.
Подібні «аномально довгі» спалахи зазвичай пов’язані з екстремальними сценаріями:
— колапсом блакитного надгіганта,
— приливним руйнуванням зорі чорним дірою (TDE),
— вивільненням енергії новонародженого магнетара.
GRB 250702B не вписується в жоден із цих шаблонів. Він належить до ультрадовгого «хвоста» розподілу тривалостей. Проте його післясвітіння більш схоже на джет, ніж у відомих TDE, і водночас сильніше приховане пилом, ніж типові вибухи масивних зір.
Можливі джерела GRB 250702B
На цей момент дані допускають кілька захопливих сценаріїв:
- Незвичний колапс зорі.
Всередині зорі, позбавленої водню, формується чорна діра, яка запускає довгоживучий джет. - Мікроприливне руйнування (micro-TDE).
Під час близького проходження компактного об’єкта руйнується планета, бурий карлик або мала зоря, що запускає яскравий джет. - Чорна діра проміжної маси.
Об’єкт масою між ~10² і 10⁵ мас Сонця розриває зорю й створює релятивістський джет.
Якщо це підтвердиться, це буде перше пряме свідчення подібного джета від такої чорної діри.
Чому GRB 250702B такий важливий
Ультрадовгі GRB — це випробування для астрофізичних моделей. Вони змушують теорії пояснювати роботу джетів не секунди, а години. Пил уздовж лінії зору нагадує, що багато подій залишаються непоміченими, якщо не вести інфрачервоні та тривалі спостереження. А незвично масивна галактика-хост розширює уявлення про місця народження таких потужних джетів.
Також залишається глобальне питання: чи всі GRB — прояви одного явища, чи кількох різних механізмів, що дають подібні спостережувані сигнатури?
GRB 250702B кидає новий виклик існуючим моделям і встановлює еталон, який має пояснити будь-яка майбутня теорія.
Питання залишаються відкритими
Спостереження тривають. Пізнє інфрачервоне зображення може виявити слід наднової. Глибокі радіоспостереження дозволять простежити, як джет втрачає енергію. Спектроскопія допоможе точніше визначити відстань, склад хост-галактики та вплив пилу й газу. Нові швидкі інфрачервоні спостереження можуть показати родинні події в цій ультрадовгій групі.
«У цій роботі ми займаємося справжньою космічною археологією — відтворюємо подію, що сталася мільярди світлових років від нас», — сказав Карні. «Відкриття таких космічних загадок нагадує, як багато ми ще не знаємо про найекстремальніші явища у Всесвіті. І спонукає уявляти, що ще може там відбуватися».
Дослідження опубліковане в журналі Astrophysical Journal Letters.