Կիլոնովա

Կիլոնովա (անգլ.՝ kilonova), անցողիկ աստղագիտական ​​իրադարձություն, որը տեղի է ունենում կոմպակտ երկուական համակարգում, երբ երկու նեյտրոնային աստղերը և սև խոռոչը միաձուլվում են^[1]։ Ենթադրվում է, որ այս միաձուլումներն առաջացնում են գամմա-ճառագայթների պոռթկումներ և արձակում են վառ էլեկտրամագնիսական ճառագայթում, որը կոչվում է «կիլոնովա»^[2][3]: Կիլոնովայի գրավիտացիոն ալիքի ազդանշանի AT2017gfo-ի չափած բարձր գնդաձևությունը վաղ դարաշրջաններում ստացվել է նրա սպեկտորի սև մարմնից:^[4][5]

Կիլոնովա

Stellar evolution, աստղագիտական մարմինների տեսակ, իրադարձություն 

Ենթակատեգորիա	Գերնոր աստղեր
Կոչվել է ի պատիվ	r-process
Սկսած	2010
Հետևանք	գրավիտացիոն ալիքներ

Կիլոնովայի պատկեր

Պատմություն

Անիմացիա, որը ցույց է տալիս, երկու փոքր, շատ խիտ նեյտրոնային աստղերի միաձուլումը գրավիտացիոն ալիքի ճառագայթման միջոցով և պայթյունը՝ որպես կիլոնովա

Նեյտրոնային աստղերի միաձուլումից առաջացած ջերմային անցողիկ իրադարձությունների առկայությունն առաջին անգամ ներկայացրել են Լին և Պաչինսկին 1998 թվականին^[1]։ Միաձուլման արտանետումից առաջացող ռադիոակտիվ փայլը սկզբում կոչվում էր մինի-գերնովա, քանի որ այն 1⁄10-ից մինչև 1⁄100-ով գերազանցում էր տիպիկ գերնոր աստղի պայծառությանը՝ զանգվածային աստղի ինքնապայթեցմանը^[6]։ Կիլոնովա տերմինը հետագայում ներմուծել են Մեցգերը և այլք։ 2010 թվականին^[7] հայտնաբերված առաջին կիլոնովան GRB 130603B, Swift Gamma-Ray Burst Explorer և KONUS/WIND տիեզերանավի վրա գտնվող գործիքների միջոցով ներկայացվել է որպես կարճ գամմայի ճառագայթման պոռթկում, այնուհետև դիտարկվել է Hubble տիեզերական աստղադիտակի միջոցով պայթյունից 9 և 30 օր հետո^[8]։

Նկարչի տպավորութըունը՝ կապված երկու բախվող նեյտրոնային աստղերից ստեղծված կիլոնովայի հետ

2017 թվականի հոկտեմբերի 16-ին LIGO և Virgo համագործակցությունները հայտարարել են գրավիտացիոն ալիքների GW170817 և էլեկտրամագնիսական ճառագայթման մասին GRB 170817A և AT 2017gfo^[9] և ցույց են տվել, որ աղբյուրը երկուական նեյտրոնային աստղերի միաձուլումն էր^[10]։ Այս միաձուլմանը հաջորդել է կարճ GRB GRB 170817A, իսկ հետո ավելի երկարատև ճառագայթում, որը տեսանելի է եղել շաբաթներ շարունակ օպտիկական և ինֆրակարմիր էլեկտրամագնիսական սպեկտորում AT 2017gfo, որն էլ գտնվում էր համեմատաբար ավելի մոտ գալակտիկայում՝ NGC 4993-ում:^[11] AT 2017gfo-ի դիտարկումներով հաստատվել է, որ դա կիլոնովայի վերջնական դիտարկումն էր^[12]։ Գրավիտացիոն ալիքի AT2017gfo-ի սպեկտրային մոդելավորումը բացահայտել է r-գործընթացի տարրերը՝ ստրոնցիումը և իտրիումը, որոնք վերջնականապես կապում են ծանր տարրերի ձևավորումը նեյտրոն աստղերի միաձուլմանը^[13][14]։ Հետագա մոդելավորումը ցույց էր տվել, որ ծանր տարեր արտանետող բոլիդը վաղ դարաշրջաններում խիստ գնդաձև էր^[4][15]։ Ենթադրվում է, որ «Այս աշխատանքի շնորհիվ աստղագետները կարող էին օգտագործել կիլոնովաները տիեզերական ընդլայնումը չափելու համար: Քանի որ կիլոնովաների պայթյունները գնդաձև էին, աստղագետները կարող էին համեմատել գերնոր աստղի պայթյունի ակնհայտ չափը նրա իրական չափի հետ, որը երևում էր գազի շարժման միջոցով և այդպիսով կարող էին չափել տիեզերական ընդլայնման արագությունը տարբեր հեռավորությունների վրա^[16]։

Տեսություն

Երկու կոմպակտ օբյեկտների միաձուլումը գրավիտացիոն ալիքների ուժեղ աղբյուր է GW-ին^[7]։ Նեյտրոնային աստղերի միաձուլումից ջերմային անցումների հիմնական մոդելը ներկայացվել է Լի-Սին Լիի և Բոհդան Պաչինսկու կողմից 1998 թվականին։^[1] Իրենց աշխատանքում նրանք ենթադրեցին, որ նեյտրոնային աստղերի միաձուլման ռադիոակտիվ արտանետումները ջերմային անցողիկ արտանետումների սնուցման աղբյուր են, որոնք հետագայում կոչվեցին կիլոնովա^[17]։

Դիտարկումներ

Առաջին կիլոնովա դիտարկումները Hubble տիեզերական աստղադիտակով^[18]

Կիլոնովայի մասին առաջին դիտողական առաջարկը եղել էր 2008 թվականին GRB 080503^[19]գամմա-ճառագայթների պոռթկումից հետո, որտեղ թույլ օբյեկտը մեկ օր անց հայտնվեց օպտիկական լույսի ներքո և արագորեն մարեց։ Այնուամենայնիվ, այլ գործոնները, ինչպիսիք են գալակտիկայի բացակայությունը և ռենտգենյան ճառագայթների հայտնաբերումը, չէին համընկնում կիլոնովայի վարկածի հետ։ Մեկ այլ կիլոնովա առաջարկվել է 2013 թվականին՝ կապված GRB 130603B կարճատև գամմա ճառագայթների պոռթկման հետ, որտեղ հեռու գտնվող կիլոնովայից թույլ ինֆրակարմիր ճառագայթումը հայտնաբերվել է Hubble տիեզերական աստղադիտակի միջոցով^[8]:

2017 թվականի հոկտեմբերին աստղագետները հայտնեցին, որ ըստ AT 2017gfo-ի դիտարկումների՝ երկու նեյտրոնային աստղերի միաձուլումից հետո սա կիլոնովա առաջին անվտանգ դեպքն էր^[12]։

Մարող կիլոնովա GRB160821B-ում, որը երևացել է է Hubble տիեզերական աստղադիտակով:

2018 թվականի հոկտեմբերին աստղագետները հայտնեցին, որ GRB 150101B՝ 2015 թվականին հայտնաբերված գամմա ճառագայթման պայթյունի իրադարձության մասին, այն կարող էր նման լինել պատմական գրավիտացիոն ալիքին GW170817-ին։ Երկու իրադարձությունների` գամմա ճառագայթների, օպտիկական և ռենտգենյան ճառագայթների նմանությունները, համարվում են «ապշեցուցիչ» արդյունքներ, և այս ուշագրավ նմանությունները հուշում են, որ երկու առանձին և անկախ իրադարձությունները կարող են նեյտրոնային աստղերի միաձուլման արդյունք լինել։ Հետևաբար, կիլոնովայի իրադարձությունները կարող են ավելի բազմազան և տարածված լինել տիեզերքում, քան նախկինում ներկայացնում էին հետազոտողները^{[20][21][22][23]}։ Ենթադրվում է, որ GRB 160821B՝ 2016 թվականի օգոստոսին հայտնաբերված գամմա-ճառագայթների պոռթկումը նույնպես պայմանավորված է կիլոնովայով,քանի որ իր տվյալներով նման էր AT2017gfo-ին:^[24]

Ենթադրվում էր, որ կիլոնովան նաև առաջացրել է GRB 211211A գամմա ճառագայթների երկարատև պոռթկումներից, որը հայտնաբերվել եր 2021 թվականի դեկտեմբերին Swift-ի պայթյունի ազդանշանային աստղադիտակի (BAT) և Fermi գամմա ճառագայթների պայթյունի մոնիտորներով (GBM)^[25][26]։ Այս հայտնագործությունները մարտահրավերներ էին նետել նախկինում գերակշռող տեսություններին, ըստ որի երկարատև գամա ճառագայթման պայթյունները GRB գալիս էին բացառապես գերնոր աստղերի՝ կյանքի վերջին պայթյուններից^[27]։ GRB 211211A տևեց 51 վայրկյան^[28][29] GRB 191019A (2019)^[30] և GRB 230307A (2023),^[31][32] համապատասխանաբար մոտ 64 և 35 վայրկյան տևողությամբ, այստեղ ևս ենթադրվում է, որ դրանք պատկանում են նեյտրոնային աստղերի միաձուլումից ստացված երկար GBR-ների դասին^[33]։

2023 թվականին նկատվել է, որ GRB 230307A-ն կապված է թելուրիումին և լանտանիդներին^[34]։

Ծանոթագրություններ

1. Li, L.-X.; Paczyński, B.; Fruchter, A. S.; Hjorth, J.; Hounsell, R. A.; Wiersema, K.; Tunnicliffe, R. (1998). «Transient Events from Neutron Star Mergers». The Astrophysical Journal. 507 (1): L59–L62. arXiv:astro-ph/9807272. Bibcode:1998ApJ...507L..59L. doi:10.1086/311680. S2CID 3091361.
2. Metzger, Brian D. (2019-12-16). «Kilonovae». Living Reviews in Relativity (անգլերեն). 23 (1): 1. Bibcode:2019LRR....23....1M. doi:10.1007/s41114-019-0024-0. ISSN 1433-8351. PMC 6914724. PMID 31885490.
3. Rosswog, Stephan (2015-04-01). «The multi-messenger picture of compact binary mergers». International Journal of Modern Physics D. 24 (5): 1530012–1530052. arXiv:1501.02081. Bibcode:2015IJMPD..2430012R. doi:10.1142/S0218271815300128. ISSN 0218-2718. S2CID 118406320.
4. Sneppen, Albert; Watson, Darach; Bauswein, Andreas; Just, Oliver; Kotak, Rubina; Nakar, Ehud; Poznanski, Dovi; Sim, Stuart (February 2023). «Spherical symmetry in the kilonova AT2017gfo/GW170817». Nature (անգլերեն). 614 (7948): 436–439. arXiv:2302.06621. Bibcode:2023Natur.614..436S. doi:10.1038/s41586-022-05616-x. ISSN 1476-4687. PMID 36792736. S2CID 256846834.
5. Sneppen, Albert (2023-09-01). «On the Blackbody Spectrum of Kilonovae». The Astrophysical Journal. 955 (1): 44. arXiv:2306.05452. Bibcode:2023ApJ...955...44S. doi:10.3847/1538-4357/acf200. ISSN 0004-637X.
6. «Hubble captures infrared glow of a kilonova blast». spacetelescope.org. 5 August 2013. Արխիվացված է օրիգինալից 24 March 2020-ին. Վերցված է 28 February 2018-ին.
7. Metzger, B. D.; Martínez-Pinedo, G.; Darbha, S.; Quataert, E.; Arcones, A.; Kasen, D.; Thomas, R.; Nugent, P.; Panov, I. V.; Zinner, N. T. (August 2010). «Electromagnetic counterparts of compact object mergers powered by the radioactive decay of r-process nuclei». Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 406 (4): 2650. arXiv:1001.5029. Bibcode:2010MNRAS.406.2650M. doi:10.1111/j.1365-2966.2010.16864.x. S2CID 118863104.
8. Tanvir, N. R.; Levan, A. J.; Fruchter, A. S.; Hjorth, J.; Hounsell, R. A.; Wiersema, K.; Tunnicliffe, R. L. (2013). «A 'kilonova' associated with the short-duration γ-ray burst GRB 130603B». Nature. 500 (7464): 547–549. arXiv:1306.4971. Bibcode:2013Natur.500..547T. doi:10.1038/nature12505. PMID 23912055. S2CID 205235329.
9. Abbott, B. P.; Abbott, R.; Abbott, T. D.; Acernese, F.; Ackley, K.; Adams, C.; Adams, T.; Addesso, P.; Adhikari, R. X.; Adya, V. B.; և այլք: (LIGO Scientific Collaboration & Virgo interferometer|Virgo Collaboration) (16 October 2017). «GW170817: Observation of Gravitational Waves from a Binary Neutron Star Inspiral». Physical Review Letters. 119 (16): 161101. arXiv:1710.05832. Bibcode:2017PhRvL.119p1101A. doi:10.1103/PhysRevLett.119.161101. PMID 29099225. S2CID 217163611.
10. Miller, M. Coleman (16 October 2017). «Gravitational waves: A golden binary». Nature. News and Views (7678): 36. Bibcode:2017Natur.551...36M. doi:10.1038/nature24153.
11. Berger, E. (16 October 2017). «Focus on the Electromagnetic Counterpart of the Neutron Star Binary Merger GW170817». Astrophysical Journal Letters. Վերցված է 16 October 2017-ին.
12. Abbott, B. P.; Abbott, R.; Abbott, T. D.; Acernese, F.; Ackley, K.; Adams, C.; Adams, T.; Addesso, P.; Adhikari, R. X.; Adya, V. B.; Affeldt, C.; Afrough, M.; Agarwal, B.; Agathos, M.; Agatsuma, K. (2017-10-16). «Multi-messenger Observations of a Binary Neutron Star Merger». The Astrophysical Journal (անգլերեն). 848 (2): L12. arXiv:1710.05833. Bibcode:2017ApJ...848L..12A. doi:10.3847/2041-8213/aa91c9. ISSN 2041-8213. S2CID 217162243.
13. Watson, Darach; Hansen, Camilla J.; Selsing, Jonatan; Koch, Andreas; Malesani, Daniele B.; Andersen, Anja C.; Fynbo, Johan P. U.; Arcones, Almudena; Bauswein, Andreas; Covino, Stefano; Grado, Aniello; Heintz, Kasper E.; Hunt, Leslie; Kouveliotou, Chryssa; Leloudas, Giorgos (October 2019). «Identification of strontium in the merger of two neutron stars». Nature (անգլերեն). 574 (7779): 497–500. arXiv:1910.10510. Bibcode:2019Natur.574..497W. doi:10.1038/s41586-019-1676-3. ISSN 1476-4687. PMID 31645733. S2CID 204837882.
14. Sneppen, Albert; Watson, Darach (2023-07-01). «Discovery of a 760 nm P Cygni line in AT2017gfo: Identification of yttrium in the kilonova photosphere». Astronomy & Astrophysics (անգլերեն). 675: A194. arXiv:2306.14942. Bibcode:2023A&A...675A.194S. doi:10.1051/0004-6361/202346421. ISSN 0004-6361.
15. «What happens when two neutron stars collide? A 'perfect' explosion». Washington Post (ամերիկյան անգլերեն). ISSN 0190-8286. Վերցված է 2023-02-18-ին.
16. «When Neutron Stars Collide, the Explosion is Perfectly Spherical». 17 February 2023.
17. Metzger, Brian D. (2019-12-16). «Kilonovae». Living Reviews in Relativity (անգլերեն). 23 (1): 1. arXiv:1910.01617. Bibcode:2019LRR....23....1M. doi:10.1007/s41114-019-0024-0. ISSN 1433-8351. PMC 6914724. PMID 31885490.
18. «Hubble observes source of gravitational waves for the first time». www.spacetelescope.org. Վերցված է 18 October 2017-ին.
19. Perley, D. A.; Metzger, B. D.; Granot, J.; Butler, N. R.; Sakamoto, T.; Ramirez-Ruiz, E.; Levan, A. J.; Bloom, J. S.; Miller, A. A. (2009). «GRB 080503: Implications of a Naked Short Gamma-Ray Burst Dominated by Extended Emission». The Astrophysical Journal (անգլերեն). 696 (2): 1871–1885. arXiv:0811.1044. Bibcode:2009ApJ...696.1871P. doi:10.1088/0004-637X/696/2/1871. S2CID 15196669.
20. University of Maryland (16 October 2018). «All in the family: Kin of gravitational wave source discovered - New observations suggest that kilonovae -- immense cosmic explosions that produce silver, gold and platinum--may be more common than thought». EurekAlert!. Վերցված է 17 October 2018-ին.
21. Troja, E.; և այլք: (16 October 2018). «A luminous blue kilonova and an off-axis jet from a compact binary merger at z = 0.1341». Nature Communications. 9 (1): 4089. arXiv:1806.10624. Bibcode:2018NatCo...9.4089T. doi:10.1038/s41467-018-06558-7. PMC 6191439. PMID 30327476.
22. Mohon, Lee (16 October 2018). «GRB 150101B: A Distant Cousin to GW170817». NASA. Վերցված է 17 October 2018-ին.
23. Wall, Mike (17 October 2018). «Powerful Cosmic Flash Is Likely Another Neutron-Star Merger». Space.com. Վերցված է 17 October 2018-ին.
24. Strickland, Ashley (2019-08-27). «This is what it looks like when an explosion creates gold in space». CNN (անգլերեն). Վերցված է 2022-12-11-ին.
25. Reddy, Francis (2022-10-13). «NASA's Swift, Fermi Missions Detect Exceptional Cosmic Blast». NASA. Վերցված է 2022-12-11-ին.
26. «Kilonova Discovery Challenges our Understanding of Gamma-Ray Bursts». Gemini Observatory (անգլերեն). 2022-12-07. Վերցված է 2022-12-11-ին.
27. Troja, Eleonora; Dichiara, Simone (21 December 2022). «Unusual, long-lasting gamma-ray burst challenges theories about these powerful cosmic explosions that make gold, uranium and other heavy metals». The Conversation (անգլերեն). Վերցված է 2022-12-27-ին.
28. Rastinejad, Jillian C.; Gompertz, Benjamin P.; Levan, Andrew J.; Fong, Wen-fai; Nicholl, Matt; Lamb, Gavin P.; Malesani, Daniele B.; Nugent, Anya E.; Oates, Samantha R.; Tanvir, Nial R.; de Ugarte Postigo, Antonio; Kilpatrick, Charles D.; Moore, Christopher J.; Metzger, Brian D.; Ravasio, Maria Edvige (2022-12-08). «A kilonova following a long-duration gamma-ray burst at 350 Mpc». Nature (անգլերեն). 612 (7939): 223–227. arXiv:2204.10864. Bibcode:2022Natur.612..223R. doi:10.1038/s41586-022-05390-w. ISSN 0028-0836. PMID 36477128. S2CID 248376822.
29. Troja, E.; Fryer, C. L.; O’Connor, B.; Ryan, G.; Dichiara, S.; Kumar, A.; Ito, N.; Gupta, R.; Wollaeger, R. T.; Norris, J. P.; Kawai, N.; Butler, N. R.; Aryan, A.; Misra, K.; Hosokawa, R. (2022-12-08). «A nearby long gamma-ray burst from a merger of compact objects». Nature (անգլերեն). 612 (7939): 228–231. arXiv:2209.03363. Bibcode:2022Natur.612..228T. doi:10.1038/s41586-022-05327-3. ISSN 0028-0836. PMC 9729102. PMID 36477127.
30. Levan, Andrew J.; Malesani, Daniele B.; Gompertz, Benjamin P.; Nugent, Anya E.; Nicholl, Matt; Oates, Samantha R.; Perley, Daniel A.; Rastinejad, Jillian; Metzger, Brian D.; Schulze, Steve; Stanway, Elizabeth R.; Inkenhaag, Anne; Zafar, Tayyaba; Agüí Fernández, J. Feliciano; Chrimes, Ashley A. (2023-06-22). «A long-duration gamma-ray burst of dynamical origin from the nucleus of an ancient galaxy». Nature Astronomy (անգլերեն). 7 (8): 976–985. arXiv:2303.12912. Bibcode:2023NatAs...7..976L. doi:10.1038/s41550-023-01998-8. ISSN 2397-3366. S2CID 257687190.
31. «GCN - Circulars - 33410: Solar Orbiter STIX observation of GRB 230307A».
32. «GCN - Circulars - 33412: GRB 230307A: AGILE/MCAL detection».
33. Wodd, Charlie (11 December 2023). «Extra-Long Blasts Challenge Our Theories of Cosmic Cataclysms». Quanta magazine.
34. Levan, Andrew; Gompertz, Benjamin P.; Salafia, Om Sharan; Bulla, Mattia; Burns, Eric; Hotokezaka, Kenta; Izzo, Luca; Lamb, Gavin P.; Malesani, Daniele B.; Oates, Samantha R.; Ravasio, Maria Edvige; Rouco Escorial, Alicia; Schneider, Benjamin; Sarin, Nikhil; Schulze, Steve (2023-10-25). «Heavy element production in a compact object merger observed by JWST». Nature (անգլերեն). 626 (8000): 737–741. arXiv:2307.02098. doi:10.1038/s41586-023-06759-1. ISSN 0028-0836. PMC 10881391. PMID 37879361. S2CID 264489953.