У сузір'ї Дракона зареєстрований унікальний гамма-сплеск • Олексій Левін • Новини науки на "Елементи" • Астрономія

У сузір'ї Дракона зареєстрований унікальний гамма-сплеск

Мал. 1. GRB 110328A. Комбінований знімок, отриманий ультрафіолетовим / оптичним (білий і пурпурний колір) І рентгенівським (жовтий і червоний) Телескопами космічної обсерваторії "Свіфт". Сплеск був зареєстровано 28 березня 2011 року лише в рентгенівських променях (з експозицією більше 3 годин). Зображення з прес-релізу НАСА: NASA / Swift / Stefan Immler

28 березня 2011 року американська космічна обсерваторія "Свіфт" зареєструвала в сузір'ї Дракона вельми незвичайне джерело рентгенівського випромінювання (див. Рис. 1). Він був віднесений до категорії гамма-сплесків (gamma-ray bursts) і отримав каталожний номер GRB 110328A. До його дослідженню без зволікання підключилися космічний телескоп "Хаббл" і рентгенівська орбітальна обсерваторія "Чандра". НАСА повідомило про це відкриття 7 квітня.

GRB 110328A виділяється на тлі інших гамма-сплесків відразу за кількома параметрами. По-перше, він виявився надзвичайно тривалим. Як правило, максимальна протяжність так званих довгих гамма-сплесків вимірюється десятками секунд, іноді – хвилинами або десятками хвилин і надзвичайно рідко – годинами (є також короткі гамма-сплески із середньою довжиною 300 мілісекунд, які складають окреме сімейство).Новий сплеск спостерігається вже довше тижня і не проявляє схильності до згасання (більш того, є всі підстави вважати, що його випромінювання вперше дійшло до Землі як мінімум за дві доби до того, як його помітив "Свіфт"). Правда, максимальна енергія фотонів сплеску GRB 110328A на третю добу спостережень помітно знизилася, проте протягом сьомих і восьмих доби знову піднялася, хоча і не до колишнього рівня (ці коливання добре проглядаються на рис. 2). По-друге, цей сплеск надзвичайно яскравий і вкрай мінливий – як видно на тому ж графіку, його інтенсивність різко підскакує і настільки ж швидко падає по кілька разів за добу. Досі подібні гамма-сплески жодного разу не спостерігалися.

Мал. 2. Коливання інтенсивності сплеску GRB 110328A після його виявлення. Графік з прес-релізу НАСА: NASA / Swift / Penn State / J. Kennea

Астрофізики по-різному пояснюють народження гамма-сплесків різної протяжності. Найпопулярніша модель походження коротких сплесків стверджує, що вони виникають при зіткненні намагнічених нейтронних зірок, які обертаються навколо загального центру інерції і поступово зближуються через втрату кінетичної енергії, що буря гравітаційними хвилями.Згідно зі щойно опублікованими результатами комп'ютерного моделювання цього процесу, таке зіткнення народжує швидко обертається чорну діру, оточену сверхгорячей плазмою, нагрітої приблизно до 10 мільярдів градусів. Плазмові частинки рухаються навколо горизонту діри зі швидкістю, близькою і тим самим генерують надсильні магнітні поля, орієнтовані уздовж її осі обертання. Ці поля створюють в околодирном просторі розширюються горловини, через які вириваються потужні потоки заряджених частинок, які породжують короткі сплески гамма-випромінювання. Правда, автори нової роботи не довели свою модель до стадії формування таких потоків – так званих релятивістських струменів, або, що те ж саме, релятивістських джетів. Однак раніше теоретики показали, що народженню джетів сприяють магнітні поля саме з тієї конфігурацією, яка була змодельована в новій роботі.

Довгі гамма-сплески прийнято пояснювати знову-таки генерацією високоенергетичних квантів всередині релятивістських джетів. Самі джети в цьому випадку виникають на останній стадії гравітаційного колапсу дуже масивних зірок, повністю витрачених своє термоядерний паливо.Ця модель в цілому добре пояснює характер абсолютної більшості довгих сплесків, однак її важко узгодити з даними, отриманими при спостереженні GRB 110328A.

Мал. 3. Невелика галактика (відзначена стрілкою) В 3,8 мільярди світлових років від Сонця – передбачуваний джерело сплеску GRB 110328A. Знімок зроблений у видимому світлі 4 квітня 2011 року ширококутної камерою телескопа "Хаббл". Зображення з прес-релізу НАСА: NASA / ESA / A. Fruchter (STScI)

Проте нововідкритий сплеск вже отримав інтерпретацію – поки, звичайно, тільки попередню. Як показали спостереження за допомогою оптичних телескопів, напрямок на джерело сплеску практично точно вказує на невелику галактику, розташовану в 3,8 мільярди світлових років від Сонця. Фотографію цієї галактики, зроблену 4 квітня ширококутної камерою телескопа "Хаббл", можна бачити на рис. 3. Апаратура обсерваторії "Чандра" не тільки підтвердила цей результат, але також показала, що загадковий гамма-сплеск виник в самому центрі галактики (див. Рис 4). Ці спостереження і лягли в основу гіпотези, що пояснює походження сплеску.

Мал. 4. Апаратура обсерваторії "Чандра" показала, що загадковий гамма-сплеск виник в самому центрі (відзначений червоним хрестиком) Галактики. Знімок далекої галактики зроблений телескопом "Хаббл".Зображення з прес-релізу НАСА: NASA / CXC / Warwick / A. Levan

І ось як вона виглядає. Галактика, про яку йде мова, майже напевно має в своєму ядрі обертову чорну діру (це припущення цілком обгрунтовано, оскільки такими дірами володіє абсолютна більшість галактик). Оскільки сама галактика невелика, маса її дірки, швидше за все, поступається масі діри, розташованої в центрі нашої власної Галактики.

Астрономи припускають, що сплеск GRB 110328A виник через те, що одна з зірок цієї галактики занадто наблизилася до чорної діри і була розірвана приливними силами на окремі плазмові згустки. Потоки цієї плазми були захоплені тяжінням діри і утворили навколо неї обертається диск, який і породив релятивістські джети. Один з таких джетів вистрілив в бік Сонячної системи, пославши до неї численні імпульси електромагнітних квантів високих енергій. Видима яскравість сплеску виявилася настільки висока саме тому, що породили його заряджені частинки рухалися в напрямку Землі майже зі світловою швидкістю – це чисто релятивістський ефект (див. Relativistic_beaming), що випливає з теорії відносності.

Ця модель поки що найбільш правдоподібно пояснює як аномальну тривалість сплеску, так і багаторазові коливання його яскравості. Однак спостереження тривають, так що в майбутньому можливі сюрпризи.

джерело: NASA Telescopes Join Forces to Observe Unprecedented Explosion, 07.04.2011.

Олексій Левін


Like this post? Please share to your friends:
Залишити відповідь

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: