Penemuan ledakan sinar gamma bersejarah di jantung galaksi kuno

Untuk pertama kalinya, tim astronom internasional mengamati ledakan sinar gamma yang panjang di dekat pusat galaksi kuno. Ini istimewa karena jenis semburan sinar gamma ini biasanya terjadi ketika bintang masif runtuh atau bintang neutron saling mengorbit dalam waktu yang lama, dan tidak ada bintang seperti itu di pusat galaksi kuno. Tim yang dipimpin oleh Andrew Levan (Radboud University) menerbitkan temuan mereka di astronomi alam.

Konsensus umum adalah bahwa semburan sinar gamma setidaknya selama beberapa detik hanya dapat terjadi ketika bintang yang sangat berat runtuh menjadi supernova di akhir hidupnya. Pada tahun 2022, kemungkinan pemicu kedua untuk semburan panjang sinar gamma terungkap ketika dua bintang masif, yang telah mengorbit satu sama lain sepanjang hidup mereka, akhirnya menjadi bintang neutron dan bertabrakan dengan kilonova. Sekarang di tahun 2023, sepertinya semburan panjang sinar gamma bisa terjadi dengan cara ketiga.

“Data kami menunjukkan bahwa ini adalah kasus penggabungan dua bintang neutron yang terpisah. Kami menduga bintang-bintang neutron didorong bersama oleh gravitasi banyak bintang di sekitarnya di pusat galaksi,” kata pemimpin peneliti Andrew Levan (Radboud University ).

Tim peneliti mempelajari efek semburan sinar gamma yang terdeteksi oleh Neil Gehrels Swift Observatory pada 19 Oktober 2019. Mereka melakukan ini menggunakan teleskop Gemini South di Chili, Teleskop Optik Utara di Pulau Canary di La Palma, dan Teleskop Optik Utara di Pulau Canary di La Palma.[{” attribute=””>Hubble Space Telescope.

Their observations show that the burst was caused near the center of an ancient galaxy. This immediately provides two arguments pointing to the merging of two sources.

The first argument is that there are almost no heavy stars in ancient galaxies that could collapse into supernovae, because heavy stars typically occur in young galaxies. In addition, supernovae emit bright optical light, which was not observed in this case.

A second argument is that the center of galaxies are busy places. There are hundreds of thousands of normal stars, white dwarfs, neutron stars, black holes, and dust clouds all orbiting a supermassive black hole. Altogether, this represents over 10 million stars and objects crammed into a space of a few light-years across. “That is an area comparable to the distance between our sun and the next star,” Levan explains. “So the probability of a collision in the center of a galaxy is much higher than, say, at the outskirts, where we are.”

The researchers are still leaving room for alternative explanations. The prolonged gamma-ray burst could also result from the collision of compact objects other than neutron stars, for example, black holes or white dwarfs. In the future, the researchers hope to be able to observe long gamma-ray bursts at the same time as gravitational waves. This would help them to make more definitive statements about the origin of the radiation.

For more on this discovery:

Reference: “A long-duration gamma-ray burst of dynamical origin from the nucleus of an ancient galaxy” by Andrew J. Levan, Daniele B. Malesani, Benjamin P. Gompertz, Anya E. Nugent, Matt Nicholl, Samantha R. Oates, Daniel A. Perley, Jillian Rastinejad, Brian D. Metzger, Steve Schulze, Elizabeth R. Stanway, Anne Inkenhaag, Tayyaba Zafar, J. Feliciano Agüí Fernández, Ashley A. Chrimes, Kornpob Bhirombhakdi, Antonio de Ugarte Postigo, Wen-fai Fong, Andrew S. Fruchter, Giacomo Fragione, Johan P. U. Fynbo, Nicola Gaspari, Kasper E. Heintz, Jens Hjorth, Pall Jakobsson, Peter G. Jonker, Gavin P. Lamb, Ilya Mandel, Soheb Mandhai, Maria E. Ravasio, Jesper Sollerman and Nial R. Tanvir, 22 June 2023, Nature Astronomy.
DOI: 10.1038/s41550-023-01998-8