Використовуючи високоенергетичну стереоскопічну систему (H.E.S.S.), дослідницька група зафіксувала найпотужніше випромінювання (ВІДЕО)
Науковці отримали найкраще зображення найбільш потужного типу космічного вибуху, який на цей раз стався на нашому космологічному «задньому дворі».
Використовуючи високоенергетичну стереоскопічну систему (H.E.S.S.), дослідницька група зафіксувала найпотужніше випромінювання і найтриваліше післясвічення гамма-випромінювання з тих, що коли-небудь спостерігалися. Результати поставили під сумніви усталену теорію гамма-сплесків.
«Гамма-сплески — це яскраві рентгенівські й гамма-промені, що спостерігаються в небі та випромінюються віддаленими позагалактичними джерелами», — пояснила науковець Німецького синхротронного центру Сільвія Чжу, одна з авторів статті.
«Це найбільші вибухи у Всесвіті, пов'язані з перетворенням масивної зірки, яка швидко обертається, в чорну діру», — додала вона. «Частина вивільненої гравітаційної енергії живить створення ультрарелятивістської вибухової хвилі. Їхнє випромінювання ділиться на дві окремі фази: початкова фаза хаотичної швидкої реакції, що триває десятки секунд, за нею слідує тривала, плавно загасаюча фаза післясвічення».
Згідно із заявою, цей гамма-сплеск вперше зареєстрували 29 серпня 2019 року, коли космічні телескопи Фермі та Свіфт виявили сплеск гамма-випромінювання з боку сузір'я Ерідан.
Подія має назву GRB 190829A, та виявилося що вона одна з найближчих спостережуваних гамма-випромінювань. Вони знаходилися всього в мільярді світлових років від Землі, в той час, як інші гамма-випромінювання зазвичай знаходяться на відстані близько 20 мільярдів світлових років від Землі.
«Ми дійсно сиділи в першому ряду, коли стався цей гамма-сплеск», — сказав співавтор Ендрю Тейлор з Німецького синхротронного центру.
Дослідницька група відразу помітила джерело, коли воно стало видиме для високоенергетичної стереоскопічної системи телескопів.
«Ми могли спостерігати післясвічення протягом декількох днів і до безпрецедентних енергій гамма-випромінювання», — додав Тейлор.
Досить невелика відстань до цього гамма-сплеску дозволила детально спостерігати спектр післясвічення в діапазоні дуже високих енергій. Команда змогла простежити післясвічення протягом трьох днів після вибуху.
«Ми змогли визначити спектр GRB 190829A до енергії 3,3 тераелектронвольта, що приблизно в трильйон разів більше енергії, ніж у фотонів видимого світла», — сказала співавтор Една Руїс-Веласко з Інституту ядерної фізики Макса Планка в Гейдельберзі. «Що так незвично в цьому гамма-сплеску — він стався на нашому космічному «задньому дворі», де фотони дуже високих енергій не поглинаються при зіткненнях з фоновим світлом на шляху до Землі, як це відбувається на великий відстані в космосі».
Усталені теорії гамма-сплесків в цілому згодні з тим, що рентгенівське випромінювання виникає через синхротронне випромінювання ультрарелятивістських електронів в сильних магнітних полях гамма-сплесків.
Однак, згідно із заявою, цей механізм навряд чи безпосередньо виробляє гамма-промені дуже високих енергій, що спостерігаються навіть під час найбільш потужних вибухів. Це пов'язано з «межею вигорання», яка визначається балансом прискорення та охолодження частинок в джерелі.
Для отримання гамма-променів дуже високих енергій за допомогою синхротронного випромінювання потрібно, щоб електрони мали енергію, що перевищує межу вигорання. Замість цього сучасні теорії припускають, що гамма-промені дуже високих енергій виробляються синхротронним самокомптоном, це процес, у якому швидкі електрони зіштовхуються з синхротронними фотонами та підсилюють їх до енергії гамма-променів.
Однак спостереження післясвічення GRB 190829A тепер показують, що і рентгенівські, і гамма-промені зникають одночасно, а спектр гамма-променів відповідає екстраполяції спектру рентгенівських променів. В офіційному звіті пояснюється, що це ставить під сумніви синхротронне самокомптоновське походження гамма-випромінювання дуже високих енергій.
«Наші спостереження виявили цікаву схожість між рентгенівським випромінюванням і гамма-випромінюванням дуже високих енергій в післясвічені сплеску», - додала Чжу.
Отже, нові результати переконливо вказують на те, що рентгенівські промені та гамма-промені дуже високих енергій в цій події післясвічення були створені одним і тим самим механізмом, — пишеться в офіційному звіті.
«Досить несподівано спостерігати такі напрочуд схожі спектральні й часові характеристики в рентгенівському діапазоні та гамма-діапазоні дуже високих енергій, якщо випромінювання в цих двох діапазонах енергії мало різне походження», — говорить співавтор Дмитро Хангулян з університету Ріккіо в Токіо.
Отримані дані припускають, що необхідні подальші дослідження післясвічення дуже високих енергій гамма-сплесків. Раніше виявлені гамма-сплески з дуже високими енергіями виникали набагато далі у Всесвіті; їхнє післясвічення можна було спостерігати тільки протягом декількох годин, а не до енергій більш як 1 тераелектронвольта.
«Заглядаючи у майбутнє, перспективи виявлення гамма-сплесків за допомогою інструментів наступного покоління, таких як масив черенковських телескопів, який на даний час будується в чилійських Андах і на Канарському острові Ла-Пальма, виглядають багатообіцяючими», — сказав Стефан Вагнер, представник Гейдельберзької обсерваторії. «Загальна велика кількість гамма-злетів змушує нас очікувати, що регулярні виявлення в діапазоні дуже високих енергій стануть досить звичайним явищем, що допоможе нам повністю зрозуміти їхню фізику».
Про нове дослідження повідомляється у статті журналу Science.
Джерело: The Epoch Times