Rozbłysk rentgenowski trwający prawie dziesięć minut: tak mógł narodzić się magnetar

Zderzenia gwiazd neutronowych zwykle rozpoznajemy po krótkich błyskach promieniowania gamma, trwających poniżej dwóch sekund. Nowa praca w czasopiśmie Science Bulletin sugeruje, że niektóre z tych kolizji zostawiają po sobie znacznie dłuższy ślad: niemal dziesięciominutowy rozbłysk w promieniach rentgenowskich, który może oznaczać narodziny magnetara.

Jasna poświata EP250704a jest zaznaczona białymi liniami na tym sztucznie barwionym zdjęciu (optyczne: niebiesko-zielone; bliskiej podczerwieni: czerwone) z Bardzo Dużego Teleskopu ESO (górny panel). Jego widmo, zarejestrowane instrumentem X-shooter (dolny panel), ukazuje struktury absorpcyjne związane z żelazem (fiolet) i magnezem (czerwony). Położenie tych struktur ujawniło przesunięcie ku czerwieni o 0,6610, co pozwoliło ustalić odległość eksplozji od Ziemi. Obserwacje te dostarczyły kluczowej wskazówki, która pomogła powiązać prawie dziesięciominutowy błysk rentgenowski z połączeniem gwiazd neutronowych.
*Źródło: Niccolò Passaleva, Eleonora Troja (ERC BHianca), ESO/VLT*

Zagadka szybkich źródeł rentgenowskich

Gwiazdy neutronowe to niezwykle gęste pozostałości po wybuchach masywnych gwiazd. Gdy dwie z nich się zderzają, wysyłają fale grawitacyjne, a światło towarzyszące kolizji pozwala zajrzeć w to, co z niej zostaje. Dotąd najważniejszym znakiem takiego zdarzenia był krótki rozbłysk gamma.

Od stycznia 2024 roku satelita Einstein Probe wykrył setki jasnych błysków promieniowania rentgenowskiego w odległych galaktykach. Astronomowie nazywają je szybkimi zjawiskami przejściowymi w zakresie rentgenowskim. Część z nich wiąże się ze śmiercią masywnych gwiazd, ale pochodzenie pozostałych wciąż jest niejasne. Bez znajomości odległości i wyzwolonej energii trudno ustalić, co je napędza.

Zdarzenie EP250704a

Jedno z takich zjawisk zbadał zespół, którym kieruje prof. Eleonora Troja z Uniwersytetu Rzymskiego Tor Vergata. Grupa jest wspierana grantem Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych (ERC). Zdarzenie, oznaczone jako EP250704a/GRB 250704B, zarejestrowały 4 lipca 2025 roku satelity SVOM, Insight-HXMT i Einstein Probe. Błysk gamma trwał około pół sekundy, lecz Einstein Probe notował jasne promieniowanie rentgenowskie przez prawie dziesięć minut. To najdłużej trwający natychmiastowy rozbłysk rentgenowski towarzyszący zderzeniu gwiazd neutronowych, jaki dotąd zaobserwowano.

Obserwacjami uzupełniającymi kierował doktorant Niccolò Passaleva. Na alert zareagował w ciągu kilku minut: jak wspomina, wracał wtedy pociągiem do domu i z laptopa w pośpiechu uruchamiał obserwacje na jednym z największych teleskopów świata, czyli należącym do ESO Bardzo Dużym Teleskopie (VLT) w Chile. Dzięki temu pomiary wykonano, gdy poświata wybuchu była jeszcze dostatecznie jasna.

Spektrograf X-shooter rozszczepił światło poświaty na składowe. W widmie pojawiły się linie absorpcyjne, m.in. żelaza i magnezu, a ich położenie dało przesunięcie ku czerwieni z = 0,6610. Oznacza to, że światło wybuchu biegło do nas ponad sześć miliardów lat, a samo zdarzenie zaszło jeszcze przed powstaniem Słońca.

Następnie kamera FORS2 przeszukała to miejsce na niebie w poszukiwaniu supernowej. Gdyby długotrwały rozbłysk rentgenowski powstał przy zapadaniu się masywnej gwiazdy, powinna się ona pojawić. Nie zaobserwowano jej. Odległość, brak supernowej i właściwości samego rozbłysku dają razem mocny argument za tym, że doszło do zderzenia gwiazd neutronowych.

Dlaczego magnetar?

Magnetar to szybko wirująca gwiazda neutronowa o ogromnym polu magnetycznym. Jeśli po zderzeniu powstaje właśnie taki obiekt, może on stopniowo oddawać swoją energię otoczeniu. Wybuch staje się wtedy jaśniejszy i trwa dłużej, niż wynikałoby ze zwykłego, krótkiego rozbłysku gamma. Zdaniem autorów to właśnie narodziny magnetara mogliśmy zaobserwować.

Warto jednak zachować ostrożność: to interpretacja oparta na obserwacjach pośrednich, a badacze sami zaznaczają, że prawdopodobnie byli świadkami takiego procesu. Rozstrzygające byłoby zarejestrowanie fal grawitacyjnych z tego samego źródła.

Co dalej?

Jeśli podobnych zdarzeń uda się znaleźć więcej, astronomowie ocenią, jak często zderzenia gwiazd neutronowych kończą się powstaniem magnetara. Passaleva liczy na kolejną kampanię obserwacyjną detektorów fal grawitacyjnych, w której możliwe byłoby połączenie rozbłysku rentgenowskiego z falami grawitacyjnymi z jednego źródła. Dla astronomii oznaczałoby to nowy sposób wyszukiwania zderzeń gwiazd neutronowych, uzupełniający klasyczne poszukiwania oparte na krótkich rozbłyskach gamma.