Загадка коротких гамма-всплесков решена?
|
В свежем номере журнала Nature сразу четыре группы астрономов предлагают вниманию читателей работы, доказывающие, что источники гамма-всплесков находятся на космологических (сверхбольших) расстояниях, а также указывающие на природу этих всплесков.
Как пишет Scientific American, мощные гамма-всплески, скорее всего, возникают при столкновении либо нейтронной звезды и черной дыры, либо двух нейтронных звезд. В первом случае черная дыра просто поглощает нейтронную звезду, выбрасывая в пространство ее «недопереваренные» останки. Во втором две нейтронные звезды сталкиваются и образуют новый объект — черную дыру.
Продолжительность этих мощнейших вспышек, сравнимых по яркости с миллиардом солнц, составляет всего доли секунды, и именно поэтому астрономы пока не могут похвастаться большим массивом фактов, описывающих это явление. Считается, что на сегодняшний день наблюдателям удается фиксировать лишь одну такую вспышку из каждых тридцати. Попытки же установить источники коротких гамма-всплесков по послесвечению часто не приносят успеха. Одни исследователи объясняют это тем, что большинство таких вспышек обычно происходит в малонаселенных районах Вселенной, где выброшенный в ходе вспышки поток заряженных частиц не встречает на своем пути достаточно плотных скоплений пыли, которые он мог бы «подсветить». Другие — тем, что к моменту слияния самого вещества остается уже слишком мало. Третьи же считают что яркость вспышек была достаточно велика, просто приборы для фиксации послесвечения в нужный момент были настроены не на тот участок неба.
Первый гамма-всплеск был зарегистрирован 2 июля 1967 года американскими спутниками «Vela», следящими за соблюдением международного договора о запрещении испытаний ядерного оружия в атмосфере, в космическом пространстве и под водой. Одновременная регистрация несколькими спутниками показала, что этот и последующие гамма-всплески вызваны не ядерными взрывами на Земле, а имеют космическое происхождение. Но где именно расположены их источники, долгие годы оставалось загадкой. Основная трудность состояла в том, что гамма-детекторы имеют очень низкое угловое разрешение, т. е. крайне неточно указывают направление на источник. Лишь косвенные признаки, такие как изотропное распределение гамма-всплесков на небе, говорили о том, что источники располагаются далеко за пределами нашей Галактики.
И вот 28 февраля 1997 года, спустя 8 часов после мощного гамма-всплеска, рентгеновский спутник «Beppo-SAX», созданный специалистами Италии и Нидерландов, зафиксировал в этом направлении яркий источник и весьма точно локализовал его (в мягких рентгеновских лучах это удается сделать значительно лучше, чем в жестком гамма-диапазоне). Еще через несколько часов наземный оптический телескоп обнаружил на этом месте неизвестную ранее «звездочку». Когда спустя неделю она померкла, на ее месте стала видна очень далекая галактика. Так впервые было подтверждено, что гамма-всплески происходят на гигантских (космологических) расстояниях. А значит, мощность взрывов, генерирующих эти вспышки, невероятно велика.
С тех пор идет непрекращающийся поиск источников гамма-всплесков, а также предпринимаются попытки построить теорию, объясняющую их огромную мощность. В частности, астрофизики стараются получить высококачественные спектры оптического излучения, сопутствующего гамма-всплескам. Это излучение принято называть послесвечением, или ореолом (англ. afterglow). В то время как гамма-всплеск длится от долей секунды до нескольких минут, послесвечение наблюдается заметно дольше — от минут до нескольких суток. Но, чтобы получить хорошие наблюдательные факты, необходима прежде всего хорошая аппаратура.
Помочь астрономам должен был спутник Swift, запущенный NASA 20 ноября 2004 года. Созданный специально для слежения за источниками гамма- и рентгеновского излучения, Swift уже в мае этого года сумел сделать первую серию снимков вспышки, возникшей в одной из эллиптических галактик, населенной сравнительно пожилыми звездами. Двумя месяцами позже — в июле — вторая короткая вспышка была обнаружена с помощью американского спутника HETE 2. Две независимые группы ученых из Калифорнийского технологического института и Копенгагенского университета сумели засечь потоки рентгеновского излучения и послесвечение в оптическом диапазоне, яркость которого была в тысячу раз ниже, чем у «нимбов», оставляемых длинными (продолжительностью более двух секунд) гамма-всплесками.
Поскольку выброс энергии в ходе каждой такой вспышки оказывался слишком малым, чтобы списать его на взрывы массивных звезд, и слишком большим, чтобы объяснить его «звездотрясением» очередной нейтронной звезды, в распоряжении ученых, как полагает Дерек Фокс (Derek Fox) из Калифорнийского технологического института, остается только одна правдоподобная модель гамма-всплесков — предполагающая слияния нейтронных звезд или их поглощение черными дырами.
