13 Minute
Pe 2 iulie 2025, astronomii au înregistrat un fenomen de raze gamma fără precedent: GRB 250702B a produs rafale repetate de înaltă energie care au continuat mai mult de şapte ore. Evenimentul, devenit astfel cel mai îndelungat GRB înregistrat vreodată, a fost localizat într-o galaxie masivă, extrem de bogată în praf, şi a impus o reevaluare a modului în care se desfăşoară cele mai violente explozii din Univers. Descoperirea redefineşte limitele pentru exploziile extragalactice şi oferă oportunităţi pentru studiul jeturilor relativiste, al extincţiei prin praf şi al originilor posibile ale transienţelor de lungă durată.
Cum a fost stabilit recordul: un efort observaţional global
Detecţia iniţială a GRB 250702B a venit de la telescopul spaţial Fermi Gamma-ray Space Telescope al NASA, care a înregistrat o emisie de raze gamma prelungită şi intermitentă, spre deosebire de scânteia scurtă şi singulară aşteptată în majoritatea GRB-urilor clasice. Urmăriri în domeniul razelor X realizate de instrumente orbitale au restrâns poziţia pe cer, declanşând o campanie rapidă şi coordonată a observatoarelor din întreaga lume.
Facilităţile terestre au jucat un rol esenţial în identificare şi monitorizare. Observaţii infraroşii timpurii efectuate la Very Large Telescope (VLT) al European Southern Observatory au confirmat că sursa se află mult dincolo de Calea Lactee, clarificând rapid ambiguitatea legată de caracterul local sau extragalactic al fenomenului. Începând de la aproximativ 15 ore după primul impuls şi continuând timp de circa 18 zile, o echipă condusă de Jonathan Carney (University of North Carolina at Chapel Hill) a urmărit disiparea afterglow-ului cu trei telescoape terestre puternice: telescopul NSF Víctor M. Blanco de 4 metri de la Cerro Tololo şi perechea de telescoape Gemini North şi Gemini South, fiecare de 8,1 metri. Seturile de date au fost completate ulterior cu observaţii Keck şi cu date de arhivă de la Hubble, precum şi observaţii radio şi în raze X din alte facilităţi.
Ilustraţia artistică ataşată, care arată un jet de materie lansat cu viteză mare dintr‑o sursă încorporată într‑o galaxie foarte prăfoasă, reprezintă GRB 250702B — cel mai lung burst de raze gamma observat până în prezent. Această explozie extragalactică puternică, detectată prima dată pe 2 iulie 2025, a prezentat rafale repetate care au durat peste şapte ore. Credit: NOIRLab/NSF/AURA/M. Garlick
Monitorizarea afterglow-ului şi vizibilitatea prin praf
GRB-urile emit de obicei o scânteie promptă de raze gamma urmată de o strălucire reziduală (afterglow) care se estompează treptat în raze X, lumină vizibilă, infraroşu şi unde radio. Afterglow-ul funcţionează ca un laborator natural pentru înţelegerea energiei exploziilor, a structurii jetului şi a mediului local. În cazul GRB 250702B, provocarea majoră a fost absorbţia şi obscurarea semnificativă a emisiei de către praf, ceea ce a limitat detectabilitatea la lungimi de undă mai lungi.
Instrumentele în lumină vizibilă au întâmpinat dificultăţi în detectarea galaxiei gazdă şi a afterglow-ului imediat; observaţia apropiată de vizibil a gazdei a fost realizată doar de Gemini North, şi aceasta după aproape două ore de expunere pentru a scoate la iveală lumina slabă care traversa praful intervenient. Imagerul infraroşu cu câmp larg NEWFIRM de pe Blanco şi camera Dark Energy Camera (DECam), împreună cu spectrogramele multi-obiect Gemini (GMOS) de pe Gemini North şi South, au furnizat imagini complementare şi spectre esenţiale. Combinarea acestor măsurători terestre cu datele spaţiale a permis echipei să caracterizeze curba de decădere a afterglow-ului şi să restrângă proprietăţile fizice ale exploziilor, inclusiv energia emisă, indicele spectral şi posibilele evoluţii temporale ale spectrului.
Materialul video asociat începe cu câmpul stelar din jurul galaxiei gazdă a GRB 250702B — cel mai lung burst de raze gamma observat de astronomi până acum. Credit: International Gemini Observatory/CTIO/NOIRLab/DOE/NSF/AURA/N. Bartmann (NSF NOIRLab) Procesare imagine: M. Zamani & D. de Martin (NSF NOIRLab) Muzică: Stellardrone – Billions and Billions
Analiza indică faptul că regiunea exploziilor este înconjurată de o coloană foarte mare de praf. Practic, acest lucru înseamnă că fotonii vizibili sunt dispersaţi sau absorbiţi, astfel încât observaţiile în infraroşu şi la lungimi de undă mai mari au fost decisive pentru a detecta semnalul rezidual. Cantitatea de praf nu provine în principal din Calea Lactee; majoritatea extincţiei pare să aibă originea în interiorul galaxiei gazdă a GRB-ului, pe care observaţiile o descriu ca fiind neobişnuit de masivă în comparaţie cu gazdele tipice ale GRB-urilor. O bandă densă şi prăfoasă de-a lungul liniei de vedere pare să ascundă locul exploziilor, complicând eforturile de a măsura emisia care ar putea dezvălui natura progenitorului.
Ce indică datele: un jet relativist într-un mediu dens
Pe baza sincronizării semnalelor, a evoluţiei luminozităţii şi a datelor spectrale, echipa interpretează emisia iniţială de raze gamma ca rezultatul unui jet relativist îngust care străbate material dens înconjurător. Jeturile relativiste sunt curenţi de particule acceleraţi la viteze apropiate de viteza luminii; când un astfel de jet se ciocneşte de gazul ambient produce şocuri care emit raze gamma şi, ulterior, un afterglow în multiple benzi. Natura prelungită şi repetitivă a emisiilor de înaltă energie observate la GRB 250702B sugerează fie o activitate extinsă a motorului central (engine), fie episoade multiple de injecţie energetică în jet.
Înţelegerea gazdei şi a mediului circumstanţei este la fel de importantă ca descrierea jetului. Masa stellară ridicată şi conţinutul greu de praf al gazdei ies în evidenţă: majoritatea GRB-urilor de durată lungă au fost asociate până acum cu galaxii tinere, de masă mică şi relativ sărace în praf, bogate în formare stelară. În cazul de faţă, mediul este mai dens şi mai extins, ceea ce sugerează că progenitorul a fost încorporat într‑un nichetă neobişnuită. Aceste indicii de mediu impun limitări stricte pentru modelele teoretice: orice explicaţie viabilă trebuie să genereze o emisie de raze gamma prelungită şi un jet relativist, în timp ce rămâne compatibilă cu extincţia locală puternică şi cu observaţiile spectrale.
Modelele fizice avansate iau în calcul parametri precum factorul Lorentz al jetului, densitatea mediului circumstellar (sau circumburst), compoziţia chimică a gazdei şi posibilele procese de fallback (cădere înapoi a materialului pe motorul central) care pot alimenta jetul pe perioade extinse. Observaţiile multi‑lungime de undă permit estimări ale energiei cinetice şi radiative, ale parametrilor microfizici ai şocurilor (de exemplu fracţiunile din energie în electroni şi câmp magnetic) şi ale structurii unghiulare a jetului (jet uniform versus jet stratificat sau înveliţi).
Stânga: Câmpul stelar din jurul galaxiei gazdă a GRB 250702B — cel mai lung burst de raze gamma observat de astronomi până în prezent. Dreapta: Vedere de apropiere a galaxiei gazdă realizată cu telescopul Gemini North. Această imagine este rezultatul a peste două ore de observaţie, iar gazda aparţine unui tip extrem de slab din cauza cantităţii mari de praf care o înconjoară. Credit: International Gemini Observatory/CTIO/NOIRLab/DOE/NSF/AURA Procesare imagine: M. Zamani & D. de Martin (NSF NOIRLab)
Posibile origini: de ce GRB 250702B evadează clasificări simple
De la primele catalogări ale bursturilor gamma din anii 1970, astronomii au dezvoltat mai multe clase sursă. GRB-urile scurte sunt în general asociate cu fuziuni de obiecte compacte (binare de stele neutronice), în timp ce GRB-urile lungi sunt adesea legate de colapsul stelelor masive. Un număr redus de evenimente foarte lungi (care durează mii de secunde) au fost propuse a se naşte din canale exotice precum colapsul unor supergigante albastre, evenimente de disrupţie tidală (TDE) în care o stea este sfâşiată de o gaură neagră masivă, sau naşterea unui magnetar extrem de puternic. Totuşi, GRB 250702B nu se încadrează curat în aceste tipare standard şi ridică întrebări despre canalele de formare posibile.
Plecând de la observaţii multi‑lungime de undă, cercetătorii conturează trei scenarii plauzibile, toate compatibile cu datele disponibile:
- Fuziunea unui obiect compact (de exemplu o gaură neagră de masă stellară) cu o stea a cărei înveliș a fost curăţat de hidrogen (o înveliș bogat în heliu), declanşând o fază prelungită de acţiune de acţiune de acreţie şi activitate jet continuă — acest mecanism ar putea explica o injecţie de energie pe perioade extinse şi rafale repetate;
- Un micro‑eveniment de disrupţie tidală (micro‑TDE) în care o stea mică sau un corp substelar (de exemplu o planetă masivă sau o pitică maro) este distrus de un obiect compact de masă stellară (stea neutron sau gaură neagră mică), producând episoade repetate de acreţie şi flăcări intermitente de raze gamma — un scenariu capabil să genereze rafale multiple în timp;
- O disrupţie tidală provocată de o gaură neagră de masă intermediară (IMBH), în care o stea care cade într‑o gaură neagră cu masa între 10^2 şi 10^5 mase solare lansează un jet relativist — dacă s‑ar confirma, ar fi prima observaţie directă a unui jet asociat unui IMBH care consumă o stea, cu implicaţii majore pentru demografia găurilor negre.
Toate cele trei scenarii pot produce în mod plauzibil un semnal extins, de mai multe ore, şi sunt compatibile cu o gazdă masivă şi prăfoasă. Este esenţial de subliniat că niciunul dintre ele nu este în prezent considerat definitiv: observaţii la timpuri late, monitorizare radio mai sensibilă şi spectroscopie profundă destinată determinării cu precizie a redshift‑ului şi a compoziţiei chimice a gazdei vor fi necesare pentru a discrimina între aceste origini. Observaţii complementare, precum polarimetria, măsurători de linie şi cartografierea dinamicii gazului, pot oferi date cruciale pentru a decide între modele.
Perspective ale experţilor
„GRB 250702B este un laborator rar,” spune dr. Elena Moreno, astrofizician neimplicat în studiu. „Durata sa şi gazda masivă şi prăfoasă ne forţează să luăm în considerare canale pe care le ignorăm de obicei pentru majoritatea GRB‑urilor. Dacă jetul provine de la o gaură neagră de masă intermediară, am asista la un fenomen care face legătura între fizica găurilor negre stelare şi cea a găurilor negre supermasive — ar fi extraordinar.”
„Din punct de vedere operaţional, acest eveniment subliniază puterea coordonării rapide între sateliţii pentru raze gamma şi facilităţile terestre flexibile,” adaugă dr. Moreno. „Instrumente precum Blanco, Gemini şi Keck sunt cruciale pentru a depăşi efectele extincţiei şi a surprinde afterglow‑ul cât timp este încă detectabil.”
Implicaţii mai largi şi paşi următori
GRB 250702B extinde diversitatea cunoscută a bursturilor de raze gamma şi scoate în evidenţă goluri în cadrul teoretic existent. Confirmarea oricăruia dintre originile propuse ar avea implicaţii importante pentru evoluţia stelară, demografia găurilor negre şi mecanismele de producere a jeturilor relativiste. De exemplu, detectarea unui jet asociat unei găuri negre de masă intermediară ar oferi o fereastră observabilă rară asupra unei populaţii de găuri negre care a fost greu de identificat până acum.
Munca viitoare se va concentra pe obţinerea de spectre şi mai profunde pentru a măsura redshift‑ul galaxiei gazdă şi conţinutul său metalic, pe monitorizarea radio continuă pentru a căuta semnături tardive ale jetului şi pe căutări ţintite în arhive pentru a identifica transiente similare, de durată lungă şi repetitive, care pot fi trecute cu vederea în cataloage mai vechi. Actualizările sistemelor de alerte pentru transiente şi programarea rapidă a observaţiilor la marile observatoare vor rămâne esenţiale pentru capturarea evoluţiei complete a evenimentelor la fel de neobişnuite. De asemenea, corelarea cu date din alte domenii — de exemplu detectoare de unde gravitaţionale sau sonde radio de mare sensibilitate — poate aduce informaţii complementare despre motorul central şi mediul imediat al exploziilor.
Pe plan teoretic, analiza acestor date va stimula dezvoltarea de modele hibrid care combină acreţia prelungită, structuri de jet stratificate şi interacţiuni complexe cu mediul local. Simulările numerice la înaltă rezoluţie şi calculele radiative detaliate vor fi necesare pentru a reproduce curbele luminoase şi spectrele multi‑lungime de undă observate, precum şi pentru a evalua parametrii fizici posibili (de exemplu rata de acreţie, egala de energie a magneticului şi particulelor, etc.).
Concluzie
GRB 250702B rămâne un caz atipic în peisajul cosmic: un burst de raze gamma de şapte ore, încorporat într‑o galaxie densă şi bogată în praf, care se opune clasificărilor standard. Evenimentul subliniază necesitatea urmăririlor multi‑lungime de undă şi a campaniilor internaţionale coordonate. Pe măsură ce telescoapele pătrund mai adânc în spaţiu şi reţelele de alertă devin mai rapide şi mai eficiente, astronomii vor fi mai bine echipaţi pentru a descifra astfel de fenomene extreme — şi, eventual, pentru a surprinde următorul record înainte ca lumina sa să dispară.
Sursa: scitechdaily
Lasă un Comentariu