 |
|
Иллюстрация художника, показывающая жизнь массивной звезды, когда ядерный синтез преобразует более легкие элементы в более тяжелые. Когда термоядерный синтез больше не создает давления, достаточного для противодействия гравитации, звезда быстро схлопывается, образуя черную дыру. Теоретически при коллапсе вдоль оси вращения может высвободиться энергия с образованием гамма-всплеска. (wikimedia) |
В начале начал Вселенная была безвидна и пуста, и тьма над бездною — ни одна звезда или галактика не освещала пространство, в основном заполненное нейтральным газообразным водородом. Ученые надеются пролить свет на темный период развития Вселенной и уточнить, когда именно он кончился, изучая так называемые гамма-всплески — наиболее яркие события во Вселенной, происходящие за миллиарды световых лет от Земли, масштабные выбросы энергии, по всей видимости, испускаемой во время вспышек сверхновых и при слиянии двойных нейтронных звезд.
В наше время большая часть водорода в межгалактическом пространстве реионизирована излучением звезд и галактик. Считается, что эпоха реионизации длилась в период от 150 млн лет до 800 млн лет после Большого взрыва. Более точно о прошлом Вселенной можно судить по тому, какой была доля нейтрального водорода на разных этапах ее развития.
Первый путь — регистрировать 21-сантиметровое излучение, испускаемое нейтральным водородом. Однако способные на это радиотелескопы пока не настолько точны, чтобы заглядывать далеко в прошлое нашего мира. Другой вариант — изучать, как нейтральный водород поглощает излучение квазаров (сокращение от англ. quasistellar radiosource — похожий на звезду радиоисточник). Однако загвоздка в том, что квазары обычно как раз ионизируют газ поблизости. Кроме того, они расположены в больших галактиках, что затрудняет их наблюдение.
Третий путь состоит в изучении гамма-всплесков. С земли гамма-всплеск выглядит как вспышка гамма-лучей, длящаяся минуты или секунды, за которой следует продолжительное послесвечение на больших длинах волн. Оно также позволяет обнаружить нейтральный водород в окрестностях всплеска. В отличие от квазаров, гамма-всплески наблюдаются в небольших галактиках или совсем вне галактик, поэтому их излучение уловить гораздо легче.
Именно по третьему пути пошел Томонори Тотани (Tomonori Totani) и его коллеги из Токийского университета. Результаты их исследования опубликованы в журнале Publications of the Astronomical Society of Japan.
В фокусе их внимания оказался гамма-всплеск GRB 130606A, обнаруженный орбитальной обсерваторией Swift (совместный проект США, Италии и Великобритании). Событие зафиксировали телескопы по всему миру, в том числе японский телескоп Субару на Гавайях, измеривший спектр послесвечения гамма-всплеска. Его красное смещение составило 5,913 — иными словами, вспышка звезды произошла, когда Вселенная была в семь раз меньше нынешней и ее возраст составлял около миллиарда лет.
Проанализировав спектр гамма-всплеска, исследователи подсчитали, что вблизи него нейтральный водород составляет 10% межгалактического газа. Несколько лет назад похожие данные дал анализ излучения квазара с красным смещением 7,1 — оно позволяет заглянуть во Вселенную спустя 770 миллионов лет после Большого взрыва. Однако выводы ученых требуют дальнейшего уточнения.
Томонори Тотани отмечает, что яркие гамма-всплески с большим красным смещением фиксируются крайне редко, однако положение дел в следующее десятилетие может поправить новое поколение оптической техники — Тридцатиметровый телескоп на Гавайях, который планируют открыть в 2021 году, и Европейский чрезвычайно большой телескоп в Чили, который должен вступить в строй в 2022 году.
Астрономы подтвердили, что короткие гамма-всплески действительно возникают в результате рождения килоновой при слиянии нейтронных звезд или черной дыры и нейтронной звезды. Авторы исследования, опубликованного в журнале Physical Review Letters, сделали этот вывод изучая данные, собранные многими обсерваториями мира во время наблюдений за первым в истории слиянием нейтронных звезд, которое было обнаружено гравитационной обсерваторией LIGO.
Гамма-всплески — одни из самых высокоэнергетических событий во Вселенной. Во время одной вспышки за несколько секунд в космос может высветиться столько же энергии, сколько Солнце излучит за 10 миллиардов лет. Астрономы различают длинные (более 2 секунд) и короткие гамма-всплески. Первые, как считается сегодня, возникают в результате гравитационного коллапса массивной звезды, быстро вращающейся вокруг оси. Согласно расчетам, часть ее ядра при этом превращается в черную дыру, окруженную мощным аккреционным диском, который в течение нескольких секунд падает на дыру. Механизм коротких гамма-всплесков, которые могут длиться доли секунды, вероятно, связан со слиянием нейтронных звезд или нейтронной звезды и черной дыры. Согласно теориям, в результате также может образовываться черная дыра с аккреционным диском.
В августе 2017 года астрономам удалось впервые зарегистрировать гравитационные волны от слияния нейтронных звезд. Возникшие затем гамма-всплеск и рождение килоновой наблюдали около 70 наземных и космических обсерваторий. Однако зафиксированная исследователями гамма-вспышка была слабой, что поставило под вопрос связь слияний нейтронных звезд с мощными короткими гамма-всплесками.
Группа под руководством Давида Лаццати (Davide Lazzati) из Университета штата Орегон построили модель вспышки, которая могла возникнуть в результате рождения килоновой. Ученые провели компьютерную симуляцию, в которой рассчитали, как будет двигаться выброшенная материя и как короткий гамма-всплеск будет выглядеть для наблюдателей, находящихся в различных точках пространства относительно джета — узконаправленного потока частиц, двигающихся с околосветовыми скоростями.
Первый путь — регистрировать 21-сантиметровое излучение, испускаемое нейтральным водородом. Однако способные на это радиотелескопы пока не настолько точны, чтобы заглядывать далеко в прошлое нашего мира. Другой вариант — изучать, как нейтральный водород поглощает излучение квазаров (сокращение от англ. quasistellar radiosource — похожий на звезду радиоисточник). Однако загвоздка в том, что квазары обычно как раз ионизируют газ поблизости. Кроме того, они расположены в больших галактиках, что затрудняет их наблюдение.
Третий путь состоит в изучении гамма-всплесков. С земли гамма-всплеск выглядит как вспышка гамма-лучей, длящаяся минуты или секунды, за которой следует продолжительное послесвечение на больших длинах волн. Оно также позволяет обнаружить нейтральный водород в окрестностях всплеска. В отличие от квазаров, гамма-всплески наблюдаются в небольших галактиках или совсем вне галактик, поэтому их излучение уловить гораздо легче.
Именно по третьему пути пошел Томонори Тотани (Tomonori Totani) и его коллеги из Токийского университета. Результаты их исследования опубликованы в журнале Publications of the Astronomical Society of Japan.
В фокусе их внимания оказался гамма-всплеск GRB 130606A, обнаруженный орбитальной обсерваторией Swift (совместный проект США, Италии и Великобритании). Событие зафиксировали телескопы по всему миру, в том числе японский телескоп Субару на Гавайях, измеривший спектр послесвечения гамма-всплеска. Его красное смещение составило 5,913 — иными словами, вспышка звезды произошла, когда Вселенная была в семь раз меньше нынешней и ее возраст составлял около миллиарда лет.
Проанализировав спектр гамма-всплеска, исследователи подсчитали, что вблизи него нейтральный водород составляет 10% межгалактического газа. Несколько лет назад похожие данные дал анализ излучения квазара с красным смещением 7,1 — оно позволяет заглянуть во Вселенную спустя 770 миллионов лет после Большого взрыва. Однако выводы ученых требуют дальнейшего уточнения.
Томонори Тотани отмечает, что яркие гамма-всплески с большим красным смещением фиксируются крайне редко, однако положение дел в следующее десятилетие может поправить новое поколение оптической техники — Тридцатиметровый телескоп на Гавайях, который планируют открыть в 2021 году, и Европейский чрезвычайно большой телескоп в Чили, который должен вступить в строй в 2022 году.
Астрономы подтвердили, что короткие гамма-всплески действительно возникают в результате рождения килоновой при слиянии нейтронных звезд или черной дыры и нейтронной звезды. Авторы исследования, опубликованного в журнале Physical Review Letters, сделали этот вывод изучая данные, собранные многими обсерваториями мира во время наблюдений за первым в истории слиянием нейтронных звезд, которое было обнаружено гравитационной обсерваторией LIGO.
Гамма-всплески — одни из самых высокоэнергетических событий во Вселенной. Во время одной вспышки за несколько секунд в космос может высветиться столько же энергии, сколько Солнце излучит за 10 миллиардов лет. Астрономы различают длинные (более 2 секунд) и короткие гамма-всплески. Первые, как считается сегодня, возникают в результате гравитационного коллапса массивной звезды, быстро вращающейся вокруг оси. Согласно расчетам, часть ее ядра при этом превращается в черную дыру, окруженную мощным аккреционным диском, который в течение нескольких секунд падает на дыру. Механизм коротких гамма-всплесков, которые могут длиться доли секунды, вероятно, связан со слиянием нейтронных звезд или нейтронной звезды и черной дыры. Согласно теориям, в результате также может образовываться черная дыра с аккреционным диском.
В августе 2017 года астрономам удалось впервые зарегистрировать гравитационные волны от слияния нейтронных звезд. Возникшие затем гамма-всплеск и рождение килоновой наблюдали около 70 наземных и космических обсерваторий. Однако зафиксированная исследователями гамма-вспышка была слабой, что поставило под вопрос связь слияний нейтронных звезд с мощными короткими гамма-всплесками.
Группа под руководством Давида Лаццати (Davide Lazzati) из Университета штата Орегон построили модель вспышки, которая могла возникнуть в результате рождения килоновой. Ученые провели компьютерную симуляцию, в которой рассчитали, как будет двигаться выброшенная материя и как короткий гамма-всплеск будет выглядеть для наблюдателей, находящихся в различных точках пространства относительно джета — узконаправленного потока частиц, двигающихся с околосветовыми скоростями.