De verandering van paradigma in gamma-ray burst (GRBs) fysica en astrofysica geïntroduceerd door het binair aangedreven hypernova (BdHN) model, voorgesteld en toegepast door de ICRA-ICRAnet-INAF-leden in samenwerking met de Universiteit van Ferrara en de Universiteit van Côte d'Azur, heeft verdere observationele ondersteuning gekregen van de röntgenstraling in lange GRB's. Deze nieuwe resultaten worden gepresenteerd in het nieuwe artikel, gepubliceerd op 20 april 2020, in de Astrofysisch tijdschrift , co-auteur van J.A. Rueda, Remo Ruffini, Mijl Karlica, Rahim Moradi, en Yu Wang.

De GRB-emissie bestaat uit afleveringen:van de harde röntgentrigger en de prompte gammastraling, aan de hoge-energetische emissie in GeV, onlangs ook waargenomen in TeV-energieën in GRB 190114C, naar de nagloeiing van de röntgenfoto. Het traditionele model van GRB's probeert de volledige GRB-emissies van een uit één component bestaande progenitor te verklaren, d.w.z., van de emissie van een relativistische jet afkomstig van een roterend zwart gat (BH). Anders, het BdHN-scenario stelt voor dat GRB's afkomstig zijn van een catastrofale gebeurtenis in de laatste evolutionaire fase van een dubbelstersysteem bestaande uit een koolstof-zuurstof (CO) ster en een neutronenster (NS) metgezel in een nauwe baan. De zwaartekrachtinstorting van de ijzeren kern van de CO-ster veroorzaakt een supernova-explosie (SN) die de buitenste lagen van de ster uitwerpt, en op hetzelfde moment, een pasgeboren NS (vNS) in het midden. De SN-ejecta veroorzaken een hyperkritisch accretieproces op de NS-metgezel en op de vNS. Afhankelijk van de grootte van de baan, de NS kan bereiken, in het geval van korte omlooptijden in de orde van minuten, de kritische massa voor zwaartekrachtinstorting, vandaar het vormen van een pasgeboren BH. Deze systemen waarbij een BH wordt gevormd, worden BdHN van type I genoemd. de NS wordt massiever maar vormt geen BH. Deze systemen zijn BdHNe II. Driedimensionale simulaties van al dit proces die de haalbaarheid van het optreden ervan aantonen, van de SN-explosie tot de vorming van de BH, is onlangs mogelijk gemaakt door de samenwerking tussen ICRAnet en de groep van Los Alamos National Laboratory (LANL) onder leiding van prof. C. L. Fryer (zie figuur 1).

De rol van de BH voor de vorming van de hoogenergetische GeV-emissie is onlangs gepresenteerd in de Astrofysisch tijdschrift . Daar, de "binnenmotor" bestaande uit een Kerr BH, met een magnetisch veld uitgelijnd met de BH-rotatie-as ondergedompeld in een geïoniseerd plasma met lage dichtheid, geeft oorsprong, door synchrotronstraling, aan de gestraalde emissie in de MeV, GeV, en TeV, momenteel alleen waargenomen in sommige BdHN I, door de Fermi-LAT en MAGIC instrumenten. In de nieuwe publicatie het ICRA-ICRANet-team behandelt de interactie van de vNS met de SN als gevolg van hyperkritische accretie en pulsar-achtige emissie. Ze laten zien dat de vingerafdruk van de vNS verschijnt in de röntgenstraling van lange GRB's waargenomen door de XRT-detector aan boord van het Niels Gehrels Swift-observatorium. Daarom, de vNS en de BH hebben duidelijk verschillende en verschillende rollen in de lange GRB waargenomen emissie.

De emissie van de gemagnetiseerde vNS en de hyperkritische accretie van de SN-ejecta erin, geeft oorsprong aan de nagloei die wordt waargenomen in alle BdHN I- en II-subklassen. De vroege (~paar uur) röntgenstraling tijdens de nagloeifase wordt verklaard door de injectie van ultrarelativistische elektronen van de vNS in het uitdijende ejecta, synchrotronstraling produceren (zie figuur 2). Het uit de synchrotronanalyse afgeleide magnetische veld komt overeen met de verwachte toroidale/longitudinale magnetische veldcomponent van de vNS. Verder, uit de analyse van de XRT-gegevens van deze GRB's soms t> 10^4 s, het is aangetoond dat de afnemende helderheid van de machtswet wordt aangedreven door het vNS-rotatie-energieverlies door het koppel dat erop wordt uitgeoefend door zijn dipool + quadrupole magnetisch. Van dit, er is geconcludeerd dat de vNS een magnetisch veld heeft met een sterkte van ~ 10 ^ 12 tot 10 ^ 13 G, en een rotatieperiode in de orde van een milliseconde (zie figuur 3). Het is aangetoond dat de afgeleide milliseconde rotatieperiode van de vNS overeenkomt met het behoud van het impulsmoment in de gravitationele ineenstorting van de ijzeren kern van de CO-ster waar de vNS vandaan kwam.

De afgeleide structuur van het magnetische veld van de "binnenmotor" komt overeen met een scenario waarin, langs de rotatie-as van de BH, het is geworteld in de magnetosfeer achtergelaten door de NS die instortte tot een BH.

Op het equatoriale vlak, het veld wordt vergroot door behoud van magnetische flux.