Обнаружен необычный "гибридный" тип гамма-всплесков
C помощью космической гамма-обсерватории NASA Swift астрономам удалось выявить парочку специфических гамма-всплесков, которые никак не вписываются в ту классификацию, что за последнее время уже стала общепринятой.
Гамма-всплески (gamma-ray bursts - GRBs) - мощнейшие и весьма кратковременные явления в мире звезд, приводящие к испусканию рекордных количеств высокоэнергичных частиц, они в этом смысле превосходят даже достижения сверхновых. В течение многих десятилетий истинная природа подобных взрывов оставалась для ученых загадкой, и лишь в самые последние годы благодаря достижениям внеземной астрономии здесь что-то наконец стало проясняться. Гамма-всплески теперь принято делить на два принципиально разных класса или две разновидности. Одни могут длиться от нескольких секунд до минуты или даже дольше - это "long" GRBs, их длительность превышает 2-200 секунд. Астрономы полагают, что за "длинными" GRBs стоят взрывы очень массивных звезд (массивнее 25 солнц) - вспышки так называемых гиперновых (hypernova), в результате коллапса ядер которых образуются черные дыры. Другой "сорт" гамма-всплесков длительностью лишь доли секунды именуют короткими GRBs (short GRBs, менее 0,2-2 секунды), и, согласно теории, короткие гамма-всплески случаются в результате слияний пар нейтронных звезд либо поглощения черной дырой нейтронной звезды (так называемая соединительная модель, впервые предложенная советскими учеными; слияние двух таких компактных объектов происходит чрезвычайно быстро).
Космический гамма-телескоп Swift, запущенный 27 ноября 2004 года, с мая 2005 года успешно поставляет информацию, благодаря которой в пределах минуты после начала события уже появляется возможность наблюдений так называемого послесвечения (afterglow) - то есть такие особенности теперь можно наблюдать в случае даже весьма скоротечных всплесков (основная ответственность за сверхбыстрое обнаружение гамма-всплесков лежит на инструменте под названием BAT, затем в дело вступают XRT и UVOT). Можно также оперативно навести на исследуемую область и другие сторонние инструменты - как наземные телескопы, так и орбитальные обсерватории.
И вот теперь случилось так, что два GRBs, зафиксированные Swift, "не влезли" ни в одну, ни в другую известную категорию. Оба этих взрыва длились гораздо дольше двух секунд, что по идее позволяет отнести их к "длинным" взрывам (так, GRB 060505, зарегистрированный, соответственно, 5 мая 2006 года, длился в течение 4 секунд, в то время как второй - GRB 060614 - это в 1,6 миллиарда световых лет от нас в созвездии Индейца - занял уже 102 секунды). Однако ни один из этих гамма-всплесков не сопровождался вспышкой гиперновой, как все предыдущие "длинные", случающиеся на подобных расстояниях от Земли (на расстояниях в миллиарды световых лет еще можно различить вспышку сверхновой в оптике).
Июньский взрыв отличается и другими странностями. Так, фотоны высоких и низких энергий достигли земных наблюдателей приблизительно в одно и то же время - как это собственно и происходит у типичных коротких гамма-всплесков... Да и звездообразование в родительской галактике (этакой малютке, на два порядка уступающей нашему Млечному пути) в момент взрыва находилось на относительно низком уровне, что опять же характерно для коротких взрывов, которые наиболее часты в среде, заполненной "мертвыми" звездами (т.е. нейтронными и черными дырами; стоит еще упомянуть о том, что ранее не исключался вариант и случайного "наложения" GRB на "постороннюю" фоновую галактику...).
"Гибриды", возможно, случались и раньше (их ищут, в частности, в данных Комптоновой гамма-обсерватории (Compton Gamma-ray Observatory) 1990-х гг.), только их не могли тогда правильно интерпретировать.
"Все это нас действительно озадачивает, - говорит Нейл Джерелс (Neil Gehrels) из Центра космических полетов имени Годдарда (Goddard Space Flight Center - GSFC) NASA (США, штат Мэриленд). - Новое открытие прибыло как раз тогда, когда мы решили, что уже способны разбираться в природе коротких и длинных гамма-всплесков... Тот факт, [что взрыв 14 июня 2006 года не был связан со вспышкой гиперновой], заставил нас попытаться развить новые теории для объяснения того, как это все-таки может происходить". Соответствующие работы публикуются в журнале Nature (vol 444, p 1044, 1047, 1050, 1053) - Gehrels et al., Fynbo et al., Della Valle et al..
Рассматриваются три различные версии таких взрывов. Во-первых, это может быть длинный гамма-всплеск, на который свой "короткий" отпечаток наложил какой-то особый процесс разрушения вспыхивающей гиперновой звезды (теоретически рассмотрен вариант, при котором массивная звезда в момент смерти вообще не порождает сверхновую - энергия в центре погибающей звезды, например, может оказаться недостаточной для того, чтобы изгнать радиоактивный никель-56, который и разжигает обычные сверхновые).
Во-вторых, подобный сигнал может продуцироваться слиянием квазизвездных объектов (как и любой другой короткий GRB), однако при этом слияние почему-либо длится дольше двух секунд... Слияние между черной дырой и нейтронной звездой также может привести к тому, что окрестности черной дыры будут изгонять газ - этого хватит на 100 секунд. Такие слияния уже предсказывались, но, согласно теоретическим оценкам, они должны происходить довольно редко - один раз на тысячу слияний между двумя нейтронными звездами. Возможно, эти оценки были все-таки занижены (и это отличная новость для создателей датчиков гравитационных волн - например, LIGO - Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory, ведь сигналы от подобных событий могут быть гораздо более мощными).
В-третьих, в данном случае астрономы могут иметь дело с принципиально иными и пока еще не встречавшимися процессами. В настоящее время вся информация по событию GRB 060614 уже извлечена, и ученые с нетерпением ожидают следующих необычных взрывов. Они надеются, что Swift проработает по крайней мере до 2015 года и ежегодно будет ловить хотя бы по одному такому экзоту.
На иллюстрации:
Событие GRB 060614 в рентгеновских лучах (изображение, полученное Swift с помощью инструмента XRT). В рентгеновском диапазоне послесвечение регистрировалось еще неделю спустя после самого гамма-всплеска. С помощью такого послесвечения появилась возможность уточнить место взрыва, что в свою очередь позволило провести высокоточные оптические наблюдения посредством уже наземных обсерваторий и космического телескопа "Хаббл" (пришлось воспользоваться "старенькой" камерой WFPC2, поскольку ACS в тот момент как раз не работала). Фото NASA/Swift Team с сайта www.nasa.gov
Источники:
Hybrid GRB 060614: A Long Gamma-Ray Burst Without a Supernova
Hybrids in the Universe?
NASA Satellite Discovers New Kind of Black Hole Explosion
Massive Cosmic Explosion Has Astronomers Stumped
'Black sheep' gamma-ray bursts refuse to conform
Here's a New Way to Explode: Hybrid Gamma-Ray Burst
Ссылки:
Гамма-всплески
Загадка коротких гамма-всплесков решена?
Где возникают короткие гамма-всплески?
Гамма-всплески: секундные катастрофы галактического масштаба
1
комментарий
|
Обсудить
Справка
"Длинные" гамма-всплески
Первый гамма-всплеск зафиксировал американский спутник-шпион "Вела" в 1968 году, а соответствующие данные были обнародованы в 1973-м. Согласно современным теориям, гамма-всплеск случается тогда, когда массивная звезда сжигает все свое ядерное топливо и начинается ее коллапс (сжатие), в результате которого формируется черная дыра, окруженная диском из чрезвычайно горячего, быстро вращающегося газа. Большая часть этого газа будет втянута в новорожденную черную дыру, а оставшаяся доля будет вышвырнута вовне в виде газовых струй ("джетов"), движущихся с околосветовой скоростью.
Наблюдатель, в сторону которого будет направлена подобная струя, увидит мощнейшую ослепительную вспышку продолжительностью около минуты, в которой сконцентрирована яркость свыше десяти квадриллионов солнц (1016). А наблюдатели, которые расположены под углом к струе и которым не суждено лицезреть подобное зрелище, смогут полюбоваться менее удивительным, но не менее захватывающим взрывом гиперновой. Энергия, выделяющаяся при гамма-всплесках, просто чудовищна: эффект наблюдается на расстояниях свыше 10 миллиардов световых лет.
В принципе, гамма-всплески - это не такое уж редкое явление, и вероятность подобной катастрофы в нашей Галактике достаточно велика. В свое время с помощью близкого к Земле гамма-всплеска пытались объяснить вымирание динозавров. Выкладки показали, что раз в несколько сот миллионов лет гамма-всплески действительно должны наносить заметный урон фауне Земли, и один из них вполне мог погубить динозавров. А вот на расстояниях порядка размеров галактики (десятки тысяч световых лет) гамма-всплеск уже не может причинить серьезного вреда.
Статьи по теме
Величайшие взрывы как последствия звездных "измен"
Новое исследование заставляет признать, что полной ясности с гамма-всплесками все еще нет, и механизмы, породившие на свет большую часть исследованных коротких GRBs, могут быть более изощренными - с предварительным обменом звездными компаньонами в пределах шаровых скоплений.
Луч суперсвета в темном царстве
Исследование модуляций излучения от мощного космического источника высокоэнергетических гамма-квантов позволило впервые за пределами земных лабораторий наблюдать процессы преобразования света в частицы вещества и антивещества.
Редчайший случай: две сверхновые в одной галактике
Снимок сразу двух сверхновых, которые вспыхнули в одной и той же галактике на протяжении всего пяти месяцев, был сделан космической обсерваторией Swift. Галактика NGC 1316 теперь признана абсолютной рекордсменкой - в ней за 26 лет вспыхивали уже четыре сверхновые.
Swift "засек" самую мощную вспышку на соседней звезде
C помощью спутника Swift удалось зарегистрировать мощнейшую звездную вспышку. Данный выброс оказался настолько мощным, что случись это на нашем Солнце, событие угрожало бы существованию жизни на Земле. Выделившаяся при этом энергия в сто миллионов раз превысила параметры типичной солнечной вспышки.
Причуда природы в кубе
Используя сразу несколько крупных радиотелескопов, расположенных на разных материках, удалось прояснить некоторые удивительные подробности, связанные с "жизнедеятельностью" уникального объекта, открытого в 2003 году и получившего обозначение XTE J1810-197.
От космических взрывов Землю хранят металлы
Согласно новому исследованию, гамма-всплески могут случаться в основном лишь в небольших бесформенных галактиках, которые испытывают серьезный недостаток в химических элементах тяжелее водорода и гелия.
За сто лет в Галактике вспыхивают две сверхновые
C помощью космической обсерватории "Интеграл" международная группа исследователей смогла подтвердить предсказанную интенсивность рождения радиоактивного алюминия в массивных звездах и сверхновых и оценить таким образом общее число галактических сверхновых.
Клешня Науки
Комбинированное изображение Крабовидной туманности составлено путем объединения множества снимков с космического телескопа "Хаббл". Туманность имеет волокнистую структуру и по внешнему виду напоминает клешню краба - отсюда и название.
Очаг, лишившийся дома
Группа европейских астрономов изучила очень необычное явление: одинокий яркий квазар, лишенный сколько-нибудь заметной окружающей его галактики. Для объяснения феномена предлагаются даже совершенно немыслимые вещи.
"Быстрый" и мертвые
Картина взрыва гиперновых звезд существенно отличается от той, что возникала в воображении исследователей до того, как в космос был запущен уникальный ловец гамма-всплесков - спутник Swift.
Суперускорительный южный танец
Астрономы обнаружили двойную звездную систему, состоящую из голубого гиганта и пульсара, которые в паре работают как мощнейший естественный ускоритель частиц, превращая обычные фотоны в фотоны сверхвысоких энергий.
Десятисекундный армагеддон
Американские исследователи считают, что случаи массовой гибели живых существ на Земле можно объяснить, если использовать информацию о мощнейших звездных взрывах, получивших наименование гамма-всплесков. Удалось составить возможный сценарий подобного армагеддона.
Вселенная взрывается чаще, чем ожидалось
Космический телескоп Swift, запущенный NASA в ноябре 2004 года, "открыл" свои глаза и теперь успешно проводит наблюдения за самыми мощными взрывами во Вселенной. Менее чем за месяц ему уже удалось определить точные параметры 9 гамма-всплесков - это даже больше, чем ожидали сами астрономы.
Найден новый суперисточник гамма-лучей неизвестной природы в нашей Галактике
Группе европейских астрономов удалось найти новый неидентифицированный очень высокоэнергетичный источник гамма-излучения в нашей Галактике. Источник, обозначенный как TeV J2032+4130, обнаружен с помощью системы телескопов наземного базирования, отображающей черенковское излучение. Возможно, речь идет о целом новом классе высокоэнергетических источников гамма-излучения пока еще неизвестной природы.
Обнаружен новый тип космических взрывов
Российские и американские астрономы идентифицировали новый класс космических взрывов. Эти взрывы обладают большей мощью, чем взрывы сверхновых звезд, однако значительно уступают большинству "обычных" гамма-всплесков, являясь таким образом промежуточным звеном в иерархии звездных катаклизмов. Возможно, существует самая тесная связь между такими экстремальными событиями и более "привычными" вспышками сверхновых.
Смерть запрещенного барабанщика: впервые следы гамма-всплеска найдены в нашей Галактике
Комбинация данных, полученных от "Чандры", с наблюдениями в инфракрасном диапазоне, проведенными в обсерватории Паломар, позволила обнаружить остатки одного из самых катастрофических взрывов, случившихся в пределах нашего Млечного пути. Следы подобного явления в нашей Галактике удалось идентифицировать впервые, а сама вспышка произошла несколько тысяч лет назад.
Найдено направление "космического ливня", устроившего потоп в Солнечной системе
Едва ли не самая интригующая проблема, с которой в свое время столкнулись исследователи космических лучей, - это необходимость объяснения так называемого "колена" в спектре первичного космического излучения - избытка высокоэнергичных частиц. До сих пор однозначного объяснения этот феномен не получил, но последние исследования все увереннее связывают эту аномалию не с особенностью "работы" галактических магнитных полей или физикой межзвездного пространства, а с тем, что нас, землян, просто угораздило родиться в относительной близости от мощного "ускорителя" частиц определенной энергии, изрядно "попортившего" астрофизикам картину мира.
"Интеграл" нашел новый класс астрономических объектов
Речь идет о бинарных звездных системах, составной частью которых является черная дыра или нейтронная звезда, заключенных в плотный кокон из холодного газа. Из-за подобного кокона эти объекты остаются невидимыми для традиционных телескопов, однако "Интеграл" как раз и был задуман так, чтобы изучать подобные скрытые высокоэнергетичные явления во Вселенной, выдающие себя только посредством потоков гамма-излучения (недаром его окрестили "охотником за черными дырами").
Удалось провести самые детальные наблюдения рождения черной дыры
Обнаруженный в глубоком космосе сверхмощный кратковременный выброс энергии, о котором удалось быстро оповестить 33 обсерватории во всем мире, позволил не только получить надежное свидетельство в пользу теории происхождения черных дыр в результате звездных взрывов, но и провести самые детальные на сегодняшний момент наблюдения таинственных явлений, получивших название GRB (всплеск гамма-излучения).
Новости по теме
