Декодирован механизм гамма-всплесков из космоса

Расшифрован механизм гамма-вспышек

С момента их обнаружения вспышки находятся в центре внимания, и для изучения их происхождения было запущено несколько специализированных спутников. В конце девяностых годов прошлого столетия стало ясно, что длительные всплески (продолжительностью более нескольких секунд) возникают во время смерти и крушения массивных звезд, а в первом десятилетии этого века было установлено, что в слияниях нейтронных звезд возникают короткие всплески (продолжительностью менее нескольких секунд).

Это последнее осознание было подтверждено два года назад одновременными наблюдениями гравитационных волн детекторами гравитационных волн LIGO и Virgo и коротким всплеском двух спутников — NASA Fermi и ESA Integral.

Осталось еще много загадок, связанных с этими вспышками. Особенно загадочным был вопрос, как вырабатывается высокоэнергетическое излучение. В январе прошлого года детектор гамма-излучения на борту спутника NASA Neil Gehrels Swift обнаружил яркий взрыв GRB 190114C, который произошел 4,5 миллиарда лет назад в далекой галактике. Телескоп MAGIC, детектор Черенкова в обсерватории Roque de los Muchachos в Ла-Пальма (Испания), после оповещения от Swift, повернулся к месту взрыва и обнаружил исходящие от него очень мощные фотоны (с энергией TeV).

Сверхвысокоэнергетические TeV фотоны, которые наблюдались примерно через 50 секунд после мгновенного излучения, в так называемую фазу послесвечения, были, по крайней мере, в 10 раз более энергичными, чем самые мощные фотоны, обнаруженные ранее при любом всплеске.

К настоящему времени размещены только предварительные данные наблюдений MAGIC. Евгений Деришев из Института прикладной физики в Нижнем Новгороде и профессор Цви Пиран из Еврейского университета Иерусалима объединили эти данные с наблюдениями за низкоэнергетическими (рентгеновскими) фотонами, проведенными Нилом Герелсом Свифтом, и показали, что они раскрывают детали механизма выбросов.

Авторы показывают, что наблюдаемое излучение, должно быть, возникло в струе, движущейся со скоростью света 0,9999 по направлению к нам. Высокоэнергетическое излучение, наблюдаемое MAGIC, испускалось электронами, ускоренными до энергии TeV внутри струи. Также можно выделить процесс излучения: это так называемый «инверсный комптонный механизм», в котором электроны сверхвысокой энергии сталкиваются с низкоэнергетическими фотонами и увеличивают свою энергию. Примечательно, что те же самые релятивистские электроны также производят низкоэнергетические «стартовые» фотоны с помощью синхротронного излучения.

Это уникальное обнаружение позволяет нам впервые различать модели излучения и выяснять, в каких именно условиях произошел взрыв. Теперь мы также можем понять, почему в прошлом такого излучения не наблюдалось. Следующее поколение телескопов будет куда как чувствительнее к подобного рода событиям.

Популярные материалы