Просвеченная Вселенная
Гамма-всплеск. Изображение NASA/D.Berry с сайта www.nasaimages.org
Swift получил самый ранний ультрафиолетовый спектр гамма-всплеска
Англо-американская группа астрономов с помощью инструмента, улавливающего ультрафиолетовое излучение и установленного на борту спутника Swift, сумела получить новую информацию о самых ранних стадиях развития гамма-всплесков (gamma ray burst - GRB) - то есть о наиболее впечатляющих звездных космических катастрофах. Соответствующая статья опубликована 27 февраля в "Ежемесячных сообщениях Королевского астрономического общества" (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society - MNRAS), ее можно также прочесть на сайте препринтов arXiv.org. Мнения ученых о том, что собой представляют гамма-всплески, до сих пор расходятся, хотя чаще всего явление связывают с коллапсом массивных звезд с последующим образованием черных дыр или процессами слияния нейтронных звезд.
Основная особенность обсерватории Swift, запущенной NASA в 2004 году, - это способность очень быстро детектировать и реагировать на очередной гамма-всплеск (и в этом с ним не сравнится никакой другой телескоп). За эту функцию отвечает так называемый сторожевой телескоп BAT (Burst Alert Telescope). Впрочем, Swift не только предоставляет ученым возможность изучать в подробностях сами гамма-всплески, но также и их так называемые послесвечения (afterglows). После первичного обнаружения гамма-всплеска другие инструменты спутника Swift, работающие в диапазонах, отличных от гамма, также могут очень быстро и точно наводиться на обнаруженный источник гамма-всплеска (и при этом данная информация еще и оперативно передается на Землю и служит сигналом для начала работы множества наземных телескопов разных стран).
Среди приборов "Свифта" есть, в частности, Ультрафиолетовый/оптический телескоп (Ultraviolet/Optical Telescope - UVOT). И вот спектр ультрафиолетового излучения одного из всплесков - GRB 081203A, случившегося 8 миллиардов лет, а наблюдавшегося в декабре прошлого года - удалось снять всего лишь с 251-секундным запозданием (что определялось срабатыванием BAT). Спектр снимался в течение 50 секунд, при этом удалось еще даже застать повышение оптической яркости до максимальной.
Помимо очевидного интереса к самим данным, ученых теперь радуют также и перспективы дальнейшего использования этого инструмента для уточнения оценок расстояния до источников всплесков, изучения их яркости как функции времени и сбора новой информации о причинах взрывов и тех галактиках, в которых они рождаются (например, становятся известны некоторые особенности химического состава в окрестностях источника, можно определить также плотность окружающих водородных облаков и т.п.).
"Волновой диапазон, в котором работает UVOT, в сочетании с тем фактом, что Swift является космической обсерваторией и очень оперативно реагирует на изучаемые события - вне зависимости от времени суток или погоды - позволили нам получить этот самый ранний ультрафиолетовый спектр", - заявил Мартин Стилл (Martin Still) из Лаборатории космических исследований Мюлларда (Mullard Space Science Laboratory - MSSL) при Лондонском университетском колледже (UCL). А Пол Куин (Paul Kuin), работающий в той же лаборатории и отвечающий за калибровку инструмента UVOT, пояснил: "Глядя на ранние стадии развития гамма-всплесков, мы не только получаем возможность уточнять такие параметры, как яркость и расстояние до всплеска, но и больше узнать о родительских галактиках и отражающихся на них последствиях этих взрывов". Массимилиано Де Паскуале (Massimiliano De Pasquale) к этому добавил следующее: "UVOT особенно хорошо подходит для изучения вспышек на больших красных смещениях, а ведь соответствующая часть ультрафиолетового спектра малодоступна даже для очень крупных наземных телескопов". И все при этом сходятся на том, что использование UVOT на Swift позволит больше узнать о наиболее удаленных галактиках, свет от которых идет к нам на протяжении десятка миллиардов световых лет, то есть "просветить" раннюю Вселенную.
Источники:
Swift-UVOT captures the earliest ultraviolet spectrum of a Gamma Ray Burst
Swift Satellite records early phase of gamma ray burst
Swift Satellite Catches Early Stages of GRB
Ссылка:
Гамма-всплески
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
Еще один год жизни Вселенной
Для Вселенной, возраст которой составляет тринадцать с лишним миллиардов лет, год проходит как одно мгновение, а вот для астрофизиков это довольно ощутимый промежуток времени, за который можно многое успеть. Мы попытались составить краткий обзор наиболее интересных, на наш взгляд, исследований, проведенных астрономами в ушедшем году.
Топ-лист открытий чудных
В списках важнейших научных достижений 2008 года, составленных журналами Science и Time, на первых местах оказались исследования, позволяющие перепрограммировать клетки человеческого тела, и Большой адронный коллайдер. Мы постарались вспомнить все то важное, что не попало в эти перечни.
Шифровки от черных дыр
Астрофизики изучили вариации рентгеновского излучения и свечения в оптическом диапазоне, приходящих к нам из окрестностей двух кандидатов в черные дыры, после чего им пришлось переоценивать роль современных теорий, описывающих механизм высвобождения энергии вблизи этих загадочных объектов.
Сверхнеобычное сверхпроисшествие
С помощью данных, полученных обсерваторией "Чандра" четыре года назад, европейские астрономы, возможно, обнаружили систему, состоящую из двух звезд, которая в прошлом году была разрушена в результате взрыва сверхновой SN 2007on.
Обнаружен самый удаленный из известных коротких гамма-всплесков
C помощью спутника NASA Swift и наземной Обсерватории "Джемини" (Gemini Observatory) американские и британские астрономы сумели провести наблюдения таинственного космического взрыва, случившегося на рекордном удалении от нашей планеты.
Наука в СМИ: итоги уходящего года
2007 год в нашей памяти останется не только годом битвы за Северный полюс, борьбы сторонников и противников введения в школьную программу ОПК, но и годом новых открытий в физике, астрофизике, палеонтологии, биологии, геофизике... Годом обнаружения новых экстрасолнечных миров и анизотропии космических лучей ультравысоких энергий. Годом ненаучных мистификаций и скандалов.
Загадочный выстрел из тьмы
Необычная космическая вспышка явилась как бы из ниоткуда - за тысячи световых лет от нее не наблюдалось ни галактик, ни звезд, ни газопылевых облаков. Этот "выстрел из тьмы" кажется тем более удивительным, что по своей структуре он очень похож на так называемые длинные гамма-всплески, а о них ученые уже привыкли думать как о прощальных посланиях массивных звезд, обращающихся в черные дыры.
Новый рекорд среди черных дыр
Используя сразу две космические обсерватории NASA и наземные телескопы, астрономы сумели обнаружить очередную рекордсменку среди самых массивных черных дыр, рожденных в результате звездного коллапса. Новое достижение затмевает предыдущий рекорд, о котором было объявлено всего пару недель назад.
Наблюдения звездотрясений подтвердили природу магнитаров
Некоторые нейтронные звезды обладают столь мощными магнитными полями, что могут разрывать ими сами себя, обнажая внутренности. Подтверждением этого предположения служит новое исследование турецких и американских астрофизиков.
Обнаружен новый класс активных ядер галактик
Группа американских и японских астрономов, использовавшая для своих исследований "охотника за гамма-всплесками" Swift и космическую рентгеновскую обсерваторию Suzaku, сумела обнаружить новый класс активных ядер галактик (active galactic nuclei - AGN).
Российские астрономы нашли новые свидетельства в пользу реальности черных дыр
Российские астрофизики сумели продемонстрировать связь гамма-всплесков с образованием быстровращающихся черных дыр, обладающих эргосферой. Таким образом не только удалось прояснить природу гамма-всплесков, но и найти новые доказательства реальности существования черных дыр.
Обнаружен необычный "гибридный" тип гамма-всплесков
C помощью космической гамма-обсерватории Swift астрономам удалось выявить парочку специфических гамма-всплесков, которые не вписываются в общепринятую классификацию. Возможно, речь идет о принципиально новом явлении.
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.
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.
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.
Смертоносный маяк на краю Вселенной
Удалось зафиксировать послесвечение от гамма-всплеска, который признан самым удаленным из всех звездных взрывов такого рода (12,7 миллиарда световых лет от Земли). Событие, которое получило обозначение GRB 050904, произошла тогда, когда нашей Вселенной было менее чем 900 миллионов лет отроду.
"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.
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.
Открыта анизотропия космических лучей сверхвысоких энергий
Согласно данным Обсерватории имени Пьера Оже, источниками самых высокоэнергетичных космических лучей, пронизывающих нашу Вселенную, являются, скорее всего, сверхмассивные черные дыры, таящиеся в центрах большинства галактик (точнее говоря, активные галактические ядра).
Обнаружено новое таинственное космическое явление
Обнаружено новое таинственное космическое явление - мощный одиночный радиовсплеск, докатившийся до Земли с расстояния порядка трех миллиардов световых лет. Масштабы этого открытия уже сравнивают с обнаружением в 1970-х гг. гамма-всплесков.
Черные дыры подрывают звезды на расстоянии
Участь звезды, которую угораздило подойти слишком близко к черной дыре, может оказаться еще более незавидной, чем считалось ранее. Мало того, что неосторожную странницу в какой-то момент просто разорвет на части мощная гравитация, ее неприятности начнутся гораздо раньше...
Открыт новый тип звездных взрывов
Американские астрономы объявили об открытии принципиально нового класса звездных взрывов. Работа основывается на наблюдениях необычной вспышки M85OT2006-1 в галактике M85 в скоплении Девы.
"Чандра" наблюдала царицу сверхновых
Наблюдения, проведенные с помощью рентгеновской обсерватории NASA "Чандра" и наземных оптических телескопов, позволили заключить, что сверхновая SN 2006gy, зарегистрированная 18 сентября 2006 года, может быть отнесена к давно разыскиваемому редкому типу взрывов самых массивных звезд.
"Интеграл" сумел заинтриговать астрофизиков
Рекордная нейтронная звезда может состоять не из нуклонов, а из кварков (то есть частиц, образующих нейтроны и протоны). В обычных условиях (и в обычном веществе) кварки никогда не встречаются в свободном состоянии, однако чудовищная гравитация мертвого коллапсара в принципе может "раздавить" даже нуклоны, переведя материю в "странное" состояние).
Супермонстр оказался суперускорителем
До последнего времени процессы производства гамма-лучей самых высоких энергий оставались тайной. Некоторые ученые предполагали, что такие фотоны могут рождаться лишь в результате распада частиц темной материи, однако большинство специалистов все-таки отказывалось в это верить.
2006 год в астрономии
2006 год для астрономии не обошелся без серьезных потерь. Солнечная система "потеряла" свою девятую планету, а специалисты NASA лишились долгое время служившего им верой и правдой зонда на марсианской орбите. Однако счастливых находок было несравнимо больше.
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.
Секреты "сумасшедшей карусели"
Астрономы разгадали одну важную загадку полуторавековой давности, связанную с поведением относительно активных и горячих Be-звезд. Удалось показать, что типичная представительница этого класса звезд - Альфа Жертвенника - очень быстро крутится (практически на грани разрушения) и обладает пылевым диском, вращающимся вокруг звезды подобно планетам, обращающимся вокруг Солнца.
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.
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.
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.
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.
Настоящие монстры питаются пончиками
Международная группа ученых нашла новые свидетельства того, что массивные черные дыры окружены газовыми облаками, имеющими форму пончика (тора), которые в зависимости от своего расположения на линии визирования к Земле могут блокировать от нас "вид" черной дыры, находящейся в центре.
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.
Обнаружены десятки новых сверхмассивных черных дыр
Европейские астрономы обнаружили сразу три десятка сверхмассивных черных дыр, расположенных в активных ядрах далеких галактик. Это открытие стало возможным благодаря применению нового метода компьютеризованного анализа наблюдательных данных, получившего название Виртуальной Обсерватории.
Самые выдающиеся открытия 2003 года: темная энергия, пентакварки, бозе-конденсаты, квантовые компьютеры и др.
Многие западные издания выстраивают своеобразные хит-парады научных достижений уходящего 2003 года. Мы публикуем один из таких списков, составленный редакцией издания PhysicsWeb.
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.
В центре Млечного пути найдено антивещество неизвестного происхождения
Это антивещество в принципе может образовываться за счет некоторых энергетически чрезвычайно эффективных атомных процессов, например, в ходе радиоактивного распада изотопа алюминия. Его "подпись" известна как аннигиляционная "линия 511 кэВ". Однако оказалось, что антивещества в центре Галактики слишком много для того, чтобы можно было объяснить его появление только распадом алюминия. Также ясно показано наличие множества источников антивещества - оно вовсе не концентрируется вблизи одной точки.
"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").
На Солнце нашли антиматерию
Для изучения антивещества в земных условиях приходится ускорять частицы до рекордных скоростей и сталкивать их вместе, чтобы получить считанные атомы этого экзотического для нас вида материи. Причем существовать до аннигиляции эти чуждые нашему миру атомы могут лишь весьма непродолжительное время. А вот Солнце в смысле производства антивещества оказалось намного более эффективно. Кроме того, солнечное антивещество ведет себя иначе, чем можно было бы ожидать.
Выяснилось, что мы живем в гигантском межзвездном дымоходе
Первая детальная 3D-карта области космического пространства, окружающего нашу Солнечную систему (размером примерно в 1 тыс световых лет), показывает, что мы находимся посреди большой "норы" или полости, вырезанной в диске Галактики. Скорее всего, эта полость была "пробита" некой взорвавшейся 1-2 млн лет назад звездой.
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).
Доказано существование массивной черной дыры в центре Галактики
Группе германских астрономов удалось показать, что в Галактическом центре расположен один-единственный сверхплотный и сверхмассивный объект - не что иное, как черная дыра. Определенность позволили внести наблюдения за движением звезды, которую исследователи условно обозначили как S2.