Российские астрофизики обнаружили гамма-излучение от гравитационного-волнового события GW 190425, вызванного слиянием нейтронных звезд

14 Янв 2020

6 января 2020 г. в Гонолулу, в рамках съезда Американского Астрономического Общества (The American Astronomical Society), прошла пресс-конференция, на которой представители коллаборации LIGO/Virgo подтвердили ассоциацию гравитационно-волнового события S190425z, зарегистрированного 25 апреля 2019 г., со слиянием нейтронных звезд в компактной двойной системе. Статья по результатам исследования этого события, получившего официальное наименование GW 190425, направлена в журнал.

Единственным проявлением этого события в электромагнитном спектре излучения стал гамма-всплеск, обнаруженный группой астрофизиков из ИКИ РАН в результате анализа данных обсерватории ИНТЕГРАЛ. Статья, сообщающая о регистрации гамма-всплеска GRB 190425, связанного с этим событием, опубликована в ноябрьском выпуске «Писем в Астрономический журнал» за 2019 г.

Суммарная масса нейтронных звезд, слияние которых стало источником события S190425z, оказалась довольно большой — порядка 3.4 массы Солнца (большинство нейтронных звезд в галактических рентгеновских и радио-пульсарах имеют массу всего около 1.4 массы Солнца).

Из-за того, что событие было зарегистрировано лишь одним детектором LIGO, расположенном в Ливингстоне (США), область его локализации оказалась большой — порядка 7500 кв. град. Несмотря на масштабную кампанию по поиску оптического компонента события (послесвечения или вспышки килоновой), он не был обнаружен. Единственное проявление события GW 190425 в электромагнитном спектре излучения было найдено в гамма-диапазоне сотрудниками ИКИ РАН Алексеем Позаненко, Павлом Минаевым, Сергеем Гребеневым и Иваном Человековым в результате анализа данных детектора SPI-ACS международной орбитальной астрофизической обсерватории ИНТЕГРАЛ. Статья, сообщающая о регистрации гамма-всплеска GRB 190425, связанного с этим событием, опубликована в ноябрьском выпуске журнала «Письма в Астрономический журнал» за 2019 г. и доступна в архиве электронных препринтов.

  Зависимость от времени скорости счета фотонов детектором SPI-ACS непосредственно до и после гравитационно-волнового события S190425z
Зависимость от времени скорости счета фотонов детектором SPI-ACS непосредственно до и после гравитационно-волнового события S190425z. Длительность бина равна 0.85 c, время отсчитывается от момента регистрации события детекторами LIGO/Virgo (вертикальная штриховая линия), штриховые (красные) линии отмечают диапазон случайных отклонений на уровне 3σ. Хорошо виден гамма-всплеск GRB 190425

Событие GW 190425 стало второй в истории регистрацией детекторами LIGO/Virgo гравитационных волн от слияния нейтронных звезд (количество зарегистрированных гравитационно-волновых событий от слияния двойных черных дыр с 2015 г. исчисляется уже десятками). Оно также стало второй регистрацией электромагнитной составляющей (а именно гамма-излучения) гравитационно-волнового события.

Ранее от первого события слияния нейтронных звезд GW 170817 был зарегистрирован гамма-всплеск GRB 170817A, а затем и килоновая AT2017gfo. Ученые ИКИ РАН и тогда не остались в стороне от оптических наблюдений килоновой и анализа данных гамма-обсерваторий (arXiv:1710.05448, см. также arXiv:1710.05833 и arXiv:1710.05449).  

  Карта наиболее вероятной локализации детекторами LIGO/Virgo события S190425z
Карта наиболее вероятной локализации детекторами LIGO/Virgo события S190425z (синий и зеленый цвета соответствуют наибольшей вероятности). На карту нанесены область затенения Землей монитора Fermi/GBM и область, попадавшая в это время в поле зрения телескопа IBIS-ISGRI обсерватории INTEGRAL. Источник гамма-всплеска может находиться лишь в незаштрихованной части карты — в северной области локализации LIGO/Virgo

Гамма-всплески GRB 170817A и GRB 190425 во многом похожи. В частности, хотя по своей природе они относятся к «коротким» всплескам (I-го типа), гамма-излучение в них регистрировалось вплоть до почти 6 секунды после момента слияния нейтронных звезд. Достоверность регистрации нового всплеска GRB 190425 оказалась заметно выше достоверности регистрации GRB 170817A прибором SPI-ACS. Наиболее чувствительный к гамма-всплескам монитор GBM на борту обсерватории Fermi (NASA), работающей на околоземной орбите, не смог зарегистрировать этот гамма-всплеск, так как его источник был закрыт Землей. Отсутствие регистрации всплеска монитором GBM при уверенном детектировании прибором SPI-ACS позволяет заметно сузить область локализации источника гравитационно-волнового события GW 190425.

Регистрация еще одного гамма-всплеска, GRB 190425, от события слияния нейтронных звезд демонстрирует важность и подтверждает высокую результативность применения многоканального (multi-messenger) подхода к исследованию гравитационно-волновых событий для решения фундаментальных проблем в этой новой области современной астрономии и астрофизики.

Дополнительная информация: 
  1. B.P. Abbott, et al. GW190425: Observation of a compact binary coalescence with total mass ∼3.4 Msun (также на сайте arxiv.org)
  2. А.С. Позаненко, П.Ю. Минаев, С.А. Гребенев, И.В. Человеков. Наблюдение в гамма-диапазоне второго  связанного со слиянием нейтронных звезд события LIGO/Virgo S190425z, «Письма в Астрономический журнал», 2019, т. 45, № 11, сс. 768-786. (in English: A.S. Pozanenko, P.Yu. Minaev, S.A. Grebenev, I.V. Chelovekov Observation of the second LIGO/Virgo event connected with binary neutron star merger S190425z in the gamma-ray range, Astronomy Letters, 2019, v. 45, No. 11, in press)
  3. 17.10.2017 От LIGO, «Интеграла» и «Ферми» к сотням телескопов: астрономия в режиме «интернет-мессенджера» Сообщение пресс-центра ИКИ РАН
  4. 16.10.2017 Обсерватории LIGO/Virgo, «Интеграл» и «Ферми» впервые зарегистрировали момент слияния двух нейтронных звёзд Сообщение пресс-центра ИКИ РАН
  5. 16.10.2017 GW170817: первая регистрация слияния нейтронных звезд Сообщение пресс-центра ИКИ РАН