Учёные получили наилучшее изображение самого мощного типа космического взрыва (ВИДЕО)

Изображение самого мощного типа космического взрыва, который на этот раз произошёл на нашем космологическом «заднем дворе».

Используя высокоэнергетическую стереоскопическую систему (H.E.S.S.), исследовательская группа зафиксировала самое мощное излучение и самое длительное послесвечение гамма-излучения из когда-либо наблюдавшихся. Результаты поставили под сомнение устоявшуюся теорию гамма-всплесков.

«Гамма-всплески – это яркие рентгеновские и гамма-лучи, наблюдаемые в небе и излучаемые удалёнными внегалактическими источниками», – объяснила ученый Немецкого синхротронного центра Сильвия Чжу, одна из авторов статьи.

«Это самые большие взрывы во Вселенной, связанные с превращением быстро вращающейся массивной звезды в чёрную дыру», – добавила она. «Часть высвободившейся гравитационной энергии питает создание ультрарелятивистской взрывной волны. Их излучение делится на две отдельные фазы: начальная фаза хаотической быстрой реакции, которая длится десятки секунд, за которой следует длительная, плавно затухающая фаза послесвечения».

Согласно заявлению, этот гамма-всплеск был впервые зарегистрирован 29 августа 2019 года, когда космические телескопы Ферми и Свифт обнаружили всплеск гамма-излучения со стороны созвездия Эридан.

Событие, получившее название GRB 190829A, оказалось одним из ближайших наблюдаемых гамма-всплесков. Он находился всего миллиард световых лет от Земли, в то время как другие гамма-всплески обычно находятся на расстоянии около 20 миллиардов световых лет от Земли.

«Мы действительно сидели в первом ряду, когда произошёл этот гамма-всплеск», – сказал соавтор Эндрю Тейлор из Немецкого синхротронного центра.

Исследовательская группа немедленно заметила источник, когда он стал видимым для высокоэнергетической стереоскопической системы телескопов.

«Мы могли наблюдать послесвечение в течение нескольких дней и до беспрецедентных энергий гамма-излучения», – добавил Тейлор.

Достаточно небольшое расстояние до этого гамма-всплеска позволило детально наблюдать спектр послесвечения в диапазоне очень высоких энергий. Команда смогла проследить послесвечение в течение трех дней после взрыва.

«Мы смогли определить спектр GRB 190829A до энергии 3,3 тераэлектронвольта, что примерно в триллион раз больше энергии, чем у фотонов видимого света», – сказала соавтор Эдна Руис-Веласко из Института ядерной физики Макса Планка в Гейдельберге. «Что так необычно в этом гамма-всплеске – он произошел на нашем космическом «заднем дворе», где фотоны очень высоких энергий не поглощались в столкновениях с фоновым светом на пути к Земле, как это происходит на больших расстояниях в космосе».

Установленные теории гамма-всплесков в целом согласны с тем, что рентгеновское излучение возникает из-за синхротронного излучения ультрарелятивистских электронов в сильных магнитных полях гамма-всплесков.

Однако, согласно заявлению, этот механизм вряд ли непосредственно производит наблюдаемые гамма-лучи очень высоких энергий даже при самых мощных взрывах. Это связано с «пределом выгорания», который определяется балансом ускорения и охлаждения частиц в источнике.

Для получения гамма-лучей очень высоких энергий с помощью синхротронного излучения требуется, чтобы электроны имели энергию, превышающую предел выгорания. Вместо этого современные теории предполагают, что гамма-лучи очень высоких энергий производятся синхротронным самокомптоном, процессом, в котором быстрые электроны сталкиваются с синхротронными фотонами и усиливают их до энергии гамма-лучей.

Однако наблюдения послесвечения GRB 190829A теперь показывают, что и рентгеновские, и гамма-лучи исчезают синхронно, а спектр гамма-лучей соответствует экстраполяции спектра рентгеновских лучей. В официальном отчёте объясняется, что это ставит под сомнение синхротронное самокомптоновское происхождение гамма-излучения очень высоких энергий.

«Наши наблюдения обнаружили любопытное сходство между рентгеновским излучением и гамма-излучением очень высоких энергий в послесвечении всплеска», – добавила Чжу.

Следовательно, новые результаты убедительно указывают на то, что рентгеновские лучи и гамма-лучи очень высоких энергий в этом событии послесвечения были созданы одним и тем же механизмом, – пишется в официальном отчёте.

«Довольно неожиданно наблюдать такие удивительно похожие спектральные и временные характеристики в рентгеновском диапазоне и гамма-диапазоне очень высоких энергий, если излучение в этих двух диапазонах энергии имело разное происхождение», – говорит соавтор Дмитрий Хангулян из университета Риккё в Токио.

Полученные данные предполагают, что необходимы дальнейшие исследования послесвечения очень высоких энергий гамма-всплесков. Ранее обнаруженные гамма-всплески с очень высокими энергиями возникали гораздо дальше во Вселенной; их послесвечение можно было наблюдать только в течение нескольких часов, а не до энергий более 1 тераэлектронвольта.

«Заглядывая в будущее, перспективы обнаружения гамма-всплесков с помощью инструментов следующего поколения, таких как массив черенковских телескопов, который в настоящее время строится в чилийских Андах и на Канарском острове Ла-Пальма, выглядят многообещающими», – сказал Стефан Вагнер, представитель Гейдельбергской обсерватории. «Общее обилие гамма-всплесков заставляет нас ожидать, что регулярные обнаружения в диапазоне очень высоких энергий станут довольно обычным явлением, что поможет нам полностью понять их физику».

О новом исследовании сообщается в статье журнала Science.

Источник: The Epoch Times