Субмиллиметровая решетка зафиксировала гамма-всплеск благодаря новой системе быстрого реагирования

Субмиллиметровая решетка (SMA), состоящая из восьми радиотелескопов и расположенная на вершине Маунакеи на Гавайях, достигла значимого рубежа в начале этого года. 26 января 2026 года ученые из Центра астрофизики Гарварда и Смитсоновского института (CfA) продемонстрировали способность новой системы оповещения быстро реагировать на астрономические явления, зафиксированные космическими телескопами. В течение нескольких минут после обнаружения гамма-всплеска (GRB) SMA произвела первые наблюдения этого события в миллиметровых и субмиллиметровых длинах волн.

Это произошло после автоматического сигнала от обсерватории Нила Гехрелса Свифт, которая зафиксировала всплеск гамма-излучения от источника, расположенного примерно в 1,8 миллиарда световых лет от Земли. В течение 90 секунд после обнаружения система уведомила дежурного оператора. В течение 13 минут телескопы были нацелены на объект, в то время как отдельный автоматизированный анализ генерировал изображения взрыва в режиме почти реального времени. Весь процесс прошел почти полностью без человеческого вмешательства, что продемонстрировало способность системы оповещения сокращать временной разрыв для миллиметровых и субмиллиметровых наблюдений переходных событий.

Swift captured the afterglow of GRB 221009A, the brightest gamma-ray burst ever recorded, detected on October 9th, 2022. (Credit: NASA/Swift)

Гамма-всплески являются самыми мощными выбросами во Вселенной, это быстрые, но чрезвычайно энергичные события, возникающие в результате релятивистских струй — потоков заряженных частиц, движущихся близко к скорости света. Эти струи образуются при коллапсе массивных звезд (суперновая) или при слиянии компактных объектов, таких как нейтронные звезды (килонова). За гамма-всплесками следует послесияние, которое рентгеновские и оптические телескопы могут отслеживать в течение минут или даже секунд после события.

К сожалению, телескопы, работающие в миллиметровом диапазоне, традиционно отставали в этом отношении.

Устранение этого недостатка имеет огромное значение для астрономов, поскольку это позволит получить ценную информацию о том, что сопутствует гамма-всплескам. В своей статье, опубликованной в The Astrophysical Journal Letters, исследователи отмечают, что взаимодействие релятивистских струй с окружающей средой приводит к образованию фронтального удара (FS), распространяющегося в местной среде, и обратного удара (RS), движущегося обратно в выброс. Поскольку излучение FS чувствительно только к энергии взрыва, радиация RS остается ключевой для изучения состава, магнитизации и других свойств струи.

Гаррет Китинг, астрофизик из CfA и заместитель директора SMA, который возглавил усилия по быстрому реагированию, отметил:

Это было невероятно наблюдать в реальном времени. Возможность быстро реагировать и обрабатывать данные — это большой шаг вперед по сравнению с обычной работой SMA, но это было абсолютно критично для захвата события, где важны минуты. Это был первый раз, когда мы полностью запустили систему. Мы многому научились из этого опыта и считаем, что сможем сократить время реакции до двух-трех минут.

Два дня спустя дополнительные наблюдения показали, что источник потускнел, что стало дополнительным признаком того, что SMA зафиксировала переходное послесияние, а не фоновый источник радиации. Эти наблюдения ознаменовали запуск программы SMA по быстрому исследованию новых источников во временной области (SMA SPRINTS), которая использует SWA и ее широкополосное обновление (wSMA) для предоставления быстрых последующих наблюдений переходных событий.

В данном случае время реакции составило примерно два порядка величины быстрее, чем обычно для миллиметровых и субмиллиметровых телескопов. Это значительное преимущество, учитывая, что традиционная интерферометрия — где свет от нескольких наблюдений комбинируется для визуализации трудно обнаруживаемых явлений — требует много времени и не предоставляет астрономам прямых изображений с телескопа. Эта новая возможность, ставшая возможной благодаря системе быстрого реагирования, является настоящим прорывом для области.

Vera C. Rubin Observatory and the Milky Way Galaxy (Credit: Rubin Observatory/NSF/AURA/B. Quint)

С появлением новых объектов, таких как обсерватория Веры К. Рубин и космический телескоп Нэнси Роман, которые будут отправлять множество сигналов, wSMA поможет радиоастрономам быть готовыми к захвату таких событий. Соавтор статьи Танмой Ласкар, доцент физики и астрономии в Университете Юты, отметил:

Эта новая возможность открывает уникальное окно в физику некоторых из самых мощных звездных взрывов. С помощью SMA мы теперь можем исследовать структуру и состав выбросов с беспрецедентной детализацией, что приближает нас к пониманию того, как эти взрывы запускают свои мощные струи.

Дальнейшее чтение: CfA, The Astrophysical Journal Letters.