Художник иллюстрирует черную дыру, поглощающую нейтронную звезду. Изображение предоставлено: Дана Берри / НАСА. Нажмите, чтобы увеличить.
Ученые раскрыли 35-летнюю загадку происхождения мощных вспышек света за доли секунды, называемых короткими гамма-всплесками. Эти вспышки, ярче миллиарда солнц, но продолжающиеся всего несколько миллисекунд, были слишком быстрыми, чтобы их можно было поймать ... до сих пор.
Если вы догадались, что замешана черная дыра, вы по крайней мере наполовину правы. Короткие гамма-всплески возникают в результате столкновений между черной дырой и нейтронной звездой или между двумя нейтронными звездами. В первом сценарии черная дыра глотает нейтронную звезду и становится больше. Во втором сценарии две нейтронные звезды создают черную дыру.
Гамма-всплески, самые мощные из известных взрывов, были впервые обнаружены в конце 1960-х годов. Они случайны, мимолетны и могут происходить из любой области неба. Попробуйте найти местоположение вспышки камеры где-нибудь на огромном спортивном стадионе, и вы поймете, с какой проблемой сталкиваются охотники за гамма-всплесками. Решение этой тайны заняло беспрецедентную координацию среди ученых, использующих множество наземных телескопов и спутников НАСА.
Два года назад ученые обнаружили, что более длинные всплески, продолжающиеся более двух секунд, возникают в результате взрыва очень массивных звезд. Около 30 процентов всплесков, однако, короткие и менее двух секунд.
С мая было обнаружено четыре коротких гамма-всплеска. Два из них представлены в четырех статьях в журнале Nature от 6 октября. Один взрыв в июле предоставляет доказательства «курения оружия» в поддержку теории столкновений. Еще один всплеск делает еще один шаг вперед, предоставляя соблазнительные, впервые свидетельствующие о том, что черная дыра съела нейтронную звезду - сначала растянула нейтронную звезду в полумесяц, проглотила ее, а затем проглотила крошки разбитой звезды за минуты и часы, которые последовало.
Эти открытия могут также помочь в прямом обнаружении гравитационных волн, никогда прежде не замеченных. Такие слияния создают гравитационные волны или рябь в пространстве-времени. Короткие гамма-всплески могут сказать ученым, когда и где искать рябь.
«Гамма-всплески в целом, как известно, трудно изучать, но самые короткие из них практически невозможно было определить», - сказал д-р Нил Герелс из НАСА Центр космических полетов Годдарда в Гринбелте, штат Мэриленд, главный исследователь спутника НАСА «Свифт». и ведущий автор одного из докладов о природе. «Все это изменилось. Теперь у нас есть инструменты для изучения этих событий ».
Спутник Swift обнаружил короткий всплеск 9 мая, а NASA High-Energy Transient Explorer (HETE) обнаружил еще один всплеск 9 июля. Это два всплеска, представленные в Природе. Swift и HETE быстро и автономно передали координаты посылки ученым и обсерваториям через мобильный телефон, звуковой сигнал и электронную почту.
Событие 9 мая ознаменовало собой первый раз, когда ученые определили послесвечение короткого гамма-всплеска, что часто наблюдается после длинных вспышек. Это открытие было предметом пресс-релиза НАСА от 11 мая. Новые результаты, опубликованные в журнале «Nature», представляют собой тщательный анализ этих двух послесвечения вспышек, которые подтверждают происхождение коротких вспышек.
«У нас было предчувствие, что короткие гамма-всплески произошли от нейтронной звезды, врезавшейся в черную дыру или другую нейтронную звезду, но эти новые обнаружения не оставляют никаких сомнений», - сказал доктор Дерек Фокс из Penn State, ведущий автор одного из отчетов о природе. детализация многоволнового наблюдения.
Команда Фокса обнаружила рентгеновское послесвечение от взрыва 9 июля в рентгеновской обсерватории Чандра НАСА. Команда во главе с профессором Йенсом Хьортом из Университета Копенгагена затем определила оптическое послесвечение с помощью датского 1,5-метрового телескопа в обсерватории La Silla в Чили. Затем команда Фокса продолжила исследования послесвечения с помощью космического телескопа Хаббла НАСА; телескопы du Pont и Swope в Лас-Кампанас, Чили, финансируемые Институтом Карнеги; телескоп Subaru на Мауна-Кеа, Гавайи, управляемый Национальной астрономической обсерваторией Японии; и Очень Большая Массив, участок 27 радиотелескопов около Сокорро, Нью-Мексико, управляемый Национальной радиоастрономической обсерваторией.
Многоволновое наблюдение взрыва 9 июля, названное GRB 050709, дало все кусочки головоломки, чтобы разгадать тайну короткого взрыва.
«Мощные телескопы не обнаружили сверхновой, поскольку гамма-всплеск исчез, выступая против взрыва массивной звезды», - сказал доктор Джордж Рикер из MIT, главный исследователь HETE и соавтор другой статьи о природе. «Взрыв 9 июля был похож на собаку, которая не лаяла».
Рикер добавил, что взрыв 9 июля и, вероятно, взрыв 9 мая расположены на окраине их галактик-хозяев, где, как ожидается, будут находиться старые сливающиеся двоичные файлы. Короткие гамма-всплески не ожидаются в молодых звездообразных галактиках. Требуются миллиарды лет для двух массивных звезд, соединенных в двойную систему, чтобы сначала развиться до фазы черной дыры или нейтронной звезды, а затем слиться. Переход звезды в черную дыру или нейтронную звезду включает взрыв (сверхновую), который может отбросить двойную систему далеко от ее начала и к краю ее галактики-хозяина.
Этот взрыв 9 июля, а позже 24 июля, показали уникальные сигналы, которые указывают не просто на какое-либо старое слияние, а, в частности, на слияние черной дыры - нейтронной звезды. Ученые видели всплески рентгеновского света после первоначального гамма-всплеска. Быстрый участок гамма-излучения, вероятно, является сигналом о том, что черная дыра поглощает большую часть нейтронной звезды. Рентгеновские сигналы в последующие минуты или часы могли быть крошками вещества нейтронной звезды, падающими в черную дыру, немного похожими на десерт.
И это еще не все. Слияния создают гравитационные волны, рябь в пространстве-времени, предсказанную Эйнштейном, но никогда не обнаруживаемую напрямую. Взрыв 9 июля был на расстоянии около двух миллиардов световых лет. Большое слияние ближе к Земле может быть обнаружено лазерной интерферометром лазерной интерферометрии Национального научного фонда (LIGO). Если Swift обнаружит ближайший короткий всплеск, ученые LIGO могут вернуться и проверить данные с точным временем и местоположением.
«Это хорошая новость для LIGO», - сказал доктор Альберт Лаззарини из лаборатории LIGO в Калифорнийском технологическом институте. «Связь между короткими очередями и фирмами по слияниям повышает прогнозируемые ставки для LIGO, и они, похоже, находятся на верхнем уровне предыдущих оценок. Кроме того, наблюдения дают намек на черные дыры - слияния нейтронных звезд, которые не были обнаружены ранее. Во время предстоящего годового наблюдения LIGO мы можем обнаружить гравитационные волны от такого события ».
Черная дыра - слияние нейтронных звезд приведет к созданию более сильных гравитационных волн, чем две сливающиеся нейтронные звезды Вопрос сейчас в том, насколько распространены и насколько близки эти слияния. Swift, запущенный в ноябре 2004 года, может дать такой ответ.
Первоисточник: пресс-релиз НАСА
