Спалах спрацював на численних космічних кораблях, а також обсерваторії по всьому світу. Проаналізувавши всі ці дані, астрономи тепер можуть схарактеризувати, наскільки яскравим він був, і краще зрозуміти його науковий вплив.
«GRB 221009A був, ймовірно, найяскравішим спалахом рентгенівського та гамма-випромінювання з часу виникнення людської цивілізації», — сказав Ерік Бернс, доцент кафедри фізики та астрономії в Університеті штату Луїзіана в Батон- Ружі. Він провів аналіз приблизно 7000 гамма-сплесків, які в основному були виявлені космічним гамма-телескопом NASA Fermi та російським інструментом Konus на космічному кораблі NASA Wind, щоб визначити, як часто можуть відбуватися такі яскраві події. Їхня відповідь: один раз на 10 000 років.
Спалах був настільки яскравим, що фактично засліпив більшість гамма-інструментів у космосі, що означає, що вони не могли безпосередньо зафіксувати реальну інтенсивність випромінювання. Американські вчені змогли реконструювати цю інформацію за даними Фермі. Потім вони порівняли результати з результатами російської команди, яка працювала над даними Konus, і китайських команд, які аналізували спостереження з детектора GECAM-C на їх супутнику SATech-01 і інструментів на їх обсерваторії Insight-HXMT. Разом вони доводять, що сплеск був у 70 разів яскравішим, ніж будь-який з тих, що бачили досі.
Бернс та інші вчені представили нові відкриття про BOAT на засіданні відділу астрофізики високих енергій Американського астрономічного товариства у Вайколоа, Гаваї. Спостереження за спалахом охоплюють весь спектр, від радіохвиль до гамма-променів, і включають дані багатьох місій NASA та партнерів, включаючи рентгенівський телескоп NICER на Міжнародній космічній станції, обсерваторію NASA NuSTAR і навіть «Вояджер-1» у міжзоряному просторі. Статті з описом представлених результатів з’являються в головному випуску The Astrophysical Journal Letters.
Сигнал від GRB 221009A поширювався близько 1,9 мільярда років, перш ніж він досяг Землі, що робить його одним з найближчих відомих «довгих» GRB, чиє початкове або миттєве випромінювання триває більше двох секунд. Астрономи вважають, що ці спалахи представляють крики народження чорних дір, які утворюються, коли ядра масивних зірок руйнуються під власною вагою. Швидко поглинаючи навколишню речовину, чорна діра викидає струмені в протилежних напрямках, що містять частинки, прискорені майже до швидкості світла. Ці струмені пронизують зірку, випромінюючи рентгенівські та гамма-промені, коли вони спрямовуються в космос.
За допомогою цього типу GRB астрономи очікують знайти яскравішу наднову через кілька тижнів, але поки це виявляється невловимим. Однією з причин є те, що GRB з’явився в частині неба, яка знаходиться всього на кілька градусів над площиною нашої власної галактики, де густі хмари пилу можуть сильно затемнювати вхідне світло.
«Ми не можемо однозначно стверджувати, що існує наднова, що дивно, враховуючи яскравість спалаху», — сказав Ендрю Леван, професор астрофізики в Університеті Радбауд у Неймегені, Нідерланди. Оскільки пилові хмари стають більш прозорими в інфрачервоному випромінюванні, Леван провів спостереження в ближньому та середньому інфрачервоному діапазоні за допомогою космічного телескопа Джеймса Вебба NASA – його першого використання для такого роду досліджень – а також космічного телескопа Хаббла, щоб виявити наднову. «Якщо він є, то дуже слабкий. Ми плануємо продовжувати пошуки, — додав він, — але можливо, що вся зірка впала просто в чорну діру, а не вибухнула». Додаткові спостереження Вебба та Хаббла плануються протягом наступних кількох місяців.
Оскільки струмені продовжують розширюватися в матеріал, що оточує приречену зірку, вони створюють багатохвильове післясвітіння, яке поступово зникає.
«Цей сплеск був настільки близьким і таким яскравим, що надав нам безпрецедентну можливість зібрати спостереження післясвітіння в електромагнітному спектрі та перевірити, наскільки добре наші моделі відображають те, що насправді відбувається в реактивних випромінювачах», — сказала Кейт Александер, доцент кафедри астрономії Університету Арізони в Тусоні. «Двадцять п’ять років моделей післясвітіння, які дуже добре працювали, не можуть повністю пояснити цей струмінь», – сказала вона. «Зокрема, ми знайшли новий радіокомпонент, який ми не до кінця розуміємо. Це може вказувати на додаткову структуру всередині струменя або свідчити про необхідність переглянути наші моделі взаємодії GRB-джетів з навколишнім середовищем».
Самі струмені не були надзвичайно потужними, але вони були надзвичайно вузькими – дуже схожими на струмінь садового шланга – і одна була спрямована прямо на нас, – пояснив Олександр. Чим ближче до лоба ми дивимося на струмінь, тим яскравіше вона здається. Хоча післясвітіння було несподівано тьмяним на радіоенергії, ймовірно, що GRB 221009A залишатиметься помітним протягом багатьох років, надаючи нову можливість відстежувати повний життєвий цикл потужного реактивного літака.
Спалах також дозволив астрономам досліджувати віддалені хмари пилу в нашій галактиці. Коли швидкі рентгенівські промені рухалися до нас, деякі з них відбивалися від шарів пилу, створюючи розширене «світлове відлуння» початкового вибуху у формі рентгенівських кілець, що розширювалися від місця вибуху. Рентгенівський телескоп в обсерваторії імені Ніла Герельса Свіфта NASA виявив наявність серії відлунь. Детальне спостереження за допомогою телескопа XMM-Newton ESA (Європейського космічного агентства) разом із даними Swift показало, що ці надзвичайні кільця створені 21 різною хмарою пилу.
«Яким чином хмари пилу розсіюють рентгенівське випромінювання, залежить від відстані до них, розмірів частинок пилу та енергії рентгенівського випромінювання», — пояснив Серхіо Кампана, керівник досліджень в обсерваторії Брера та Національному інституті астрофізики в Мерате, Італія. «Ми змогли використати кільця, щоб реконструювати частину швидкого рентгенівського випромінювання спалаху та визначити, де в нашій галактиці розташовані хмари пилу».
GRB 221009A є лише сьомим гамма-спалахом, який демонструє рентгенівські кільця, і він потроює кількість, яку раніше спостерігали біля одного. Відлуння походять від пилу, розташованого на відстані від 700 до 61 000 світлових років. Найвіддаленіші відлуння – чіткі на іншій стороні нашої галактики Чумацький Шлях – також були на відстані 4600 світлових років над центральною площиною галактики, де розташована Сонячна система.
Нарешті, сплеск дає можливість дослідити велике космічне питання. «Ми вважаємо чорні діри всепоглинаючими речами, але чи вони також повертають енергію у Всесвіт?» — запитала Мікела Негро, астрофізик з Університету Меріленда, округ Балтимор, і Центру космічних польотів імені Годдарда NASA в Грінбелті.
Її команда змогла дослідити пилові кільця за допомогою Imaging X-ray Polarimetry Explorer NASA, щоб побачити, як було організовано швидке випромінювання, що може дати розуміння того, як формуються струмені. Крім того, невеликий ступінь поляризації, що спостерігається у фазі післясвітіння, підтверджує, що ми дивилися на струмінь майже прямо в лоб.
Разом із подібними вимірюваннями, які зараз вивчає команда з використанням даних обсерваторії ESA INTEGRAL, вчені кажуть, що можливо довести, що струмені ЧОВНА приводилися в дію завдяки використанню енергії магнітного поля, посиленого обертанням чорної діри. Прогнози, засновані на таких моделях, уже успішно пояснили інші аспекти цього спалаху.