Темный гамма-всплеск GRB020819. Изображение предоставлено: Keck. Нажмите, чтобы увеличить.
Практически все, что мы знаем о Вселенной, приходит к нам через посредство света. В отличие от материи, свет уникально подходит для путешествий на огромные расстояния через пространство к нашим приборам. Однако большинство астрономических явлений являются стойкими и повторяемыми - мы можем полагаться на них, чтобы они «зависали» для долгосрочного наблюдения или «возвращались» на регулярной основе. Но это не так для гамма-всплесков (GRB) - тех таинственных космологических событий, которые перегружают фотоны (и субатомные частицы) с абсурдно высокими уровнями энергии.
Первая обнаруженная небесная гамма-всплеска произошла во время мониторинга договора о ядерном оружии в 1967 году. Это событие потребовало годы анализа, чтобы подтвердить его внеземное происхождение. После этого открытия были применены примитивные методы триангуляции с использованием детекторов, расположенных на различных космических зондах в Межпланетной сети (IPN). Такие методы требовали значительного сокращения чисел и делали невозможным мгновенное наблюдение с использованием наземных инструментов. Несмотря на связанные с этим задержки, сотни источников гамма-излучения были каталогизированы. Сегодня - даже с использованием Интернета - для ответа на запрос с использованием IPN-типа потребуется несколько дней.
Все это начало меняться в 1991 году, когда НАСА отправило в космос Компонентную гамма-обсерваторию (CGRO), используя космический челнок «Атлантис» в рамках своей программы «Большие обсерватории». В течение четырех месяцев сканирования неба CGRO дал понять астрономам, что Вселенная подвергается спорадическим и широко распространенным пароксизмам гамма-излучения почти ежедневно - пароксизмы, вызванные катаклизмами, которые вызывают огромные количества гамма-излучения и других высокоэнергетических излучений через бездна пространства-времени.
Но у CGRO было одно главное ограничение - хотя он мог обнаруживать гамма-лучи и быстро предупреждать астрономов, он не был особенно точным в отношении того, где такие события происходили в космосе. Из-за этого большого «круга ошибок» астрономы не смогли обнаружить видимый свет «послесвечения» таких событий. Несмотря на это ограничение, CGRO продолжал обнаруживать сотни непрерывных, периодических и эпизодических источников гамма-излучения - включая сверхновые, пульсары, черные дыры, квазары и даже саму Землю! Тем временем CGRO также обнаружила нечто неожиданное - некоторые пульсары действовали как узкополосные передатчики гамма-лучей без сопровождающего видимого света - и в этом лежало первое ощущение астронома «темных» гамма-всплесков.
Сегодня мы знаем, что «темные пульсары» не являются единственными «темными» источниками гамма-лучей во Вселенной. Астрономы определили, что некоторая небольшая часть эпизодических (одноразовых) гамма-всплесков также низка в видимом свете, и они - подобно любому, кого щекочет необычное и необъяснимое - хотят знать почему. На самом деле GRB настолько уникальны, что часто можно услышать поклонников, говорящих: «Когда вы видели один GRB, вы видели один GRB».
Первым спутником, который упростил оптическое обнаружение послесвечения GRB, был BeppoSAX. Разработанная итальянским космическим агентством в середине 1990-х годов, BeppoSAX была запущена 30 апреля 1996 года с мыса Канаверал и продолжала обнаруживать и точно определять источники рентгеновского излучения до 2002 года. Круг ошибок BeppoSax был достаточно мал, чтобы позволить оптическим астрономам быстро отследить многие GRB послесвечение для детального изучения в видимом свете с использованием наземных приборов.
BeppoSAX снова вошел в атмосферу Земли 29 апреля 2003 года, но к этому времени замена НАСА (HETE-2, High Energy Transient Explorer-2) уже несколько лет находилась на станции на околоземной орбите. Приборы на HETE-2 (его первое воплощение HETE не удалось отделить от третьей ступени ракеты Pegasus в 1996 году) расширили диапазон обнаружения рентгеновских лучей и обеспечили еще более жесткие круги ошибок - именно то, что нужно астрономам для улучшения своего времени отклика. нахождение GRB послесвечения.
Спустя два года и несколько месяцев (понедельник, 19 августа 2002 г.) HETE-2 включила сигналы тревоги, поскольку сильный источник гамма-излучения был обнаружен где-то около головы созвездия Рыб Рыбы. Это событие (обозначенное GRB 020819) привело к тому, что ряд астрономических обсерваторий начал захватывать радиочастоты, ближний инфракрасный и видимый свет в попытке определить, где именно произошло это событие, и помочь разобраться в явлении, его ведущем.
Согласно документу «Радио Послесвечение и Галактика Тьмы, GRB 020819», опубликованному 2 мая 2005 г. международной группой исследователей (включая Палла Якобссона из Института Нильса Бора, Копенгаген, Дания, который подтвердил эту статью), в течение 4 часов после обнаружение 1-метровый телескоп Siding Spring Observatory (SSO) в Австралии был превращен в область космоса, меньшую 1/7 видимого диаметра Луны. 13 часов спустя, второй, немного больший инструмент - 1,5-метровый прибор P60 на горе. Паломар - тоже присоединился к погони. Ни один из инструментов, несмотря на слабый свет 22 величины, не уловил ничего необычного для этой области пространства. Однако большая и чрезвычайно фотогеничная спиральная галактика с гранью размером 19,5 дюйма хорошо попала в руки их инструментов.
Пятнадцать дней спустя 10-метровый инструмент Keck ESI на Мауна-Кеа, Гавайи, запечатлел ту же область синим и красным светом до величины 26,9. На этой оптической глубине отчетливая «капля» 24-й величины (предположительно являющаяся областью звездообразования HII) может быть видна в 3 угловых секундах к северу от спиральной галактики. Последняя попытка обнаружить что-либо еще была предпринята 1 января 2003 года - снова с использованием Keck 10 метров. Не было обнаружено никаких изменений в оптическом свете, излучаемом из области GRB 020819. Все это подтвердило, что видимое послесвечение не сопровождало вспышку гамма-излучения, обнаруженную HETE-2, примерно 134 днями ранее. У следственной группы был свой «взрыватель темного гамма-излучения». Позже придет задача выяснить, какого черта это было - или, по крайней мере, не было ...
Периодически в течение цикла оптического и ближнего инфракрасного контроля область взрыва контролировалась на радиоволновых частотах. Используя VLA (Очень Большой Массив - состоящий из 27 25-метровых тарелок с конфигурацией Y, расположенных в пятидесяти милях к западу от Сокорро, штат Нью-Мексико), команде удалось запечатлеть истощающую трассу с излучением 8,48 ГГц и определить ее местность.
Первые радиоволны от GRB 020819 были собраны через 1,75 дня после предупреждения HETE-2. К 157-му дню уровни ВЧ-энергии сгладились до такой степени, что источник уже нельзя было с уверенностью увидеть Однако к этому времени его местоположение было точно определено в «пятне» в трех угловых секундах к северу от ядра ранее неисследованной спиральной галактики. К сожалению - из-за своей слабости - расстояние до самой капли не может быть определено спектрографически - однако было обнаружено, что галактика находится на расстоянии около 6,2 BLY и пользуется «высокой достоверностью» с точки зрения наличия связи с источником.
В результате таких исследований астрономы все больше узнают о классе катастрофических событий, которые приводят к огромным потокам фотонов с высокой и низкой энергией при почти полном пропуске промежуточных частот, таких как ультрафиолетовое, видимое и ближнее инфракрасное излучение света. Есть ли что-нибудь, что могло бы объяснить это?
Основываясь на опыте GRB 020819, команда исследовала три модели шаровых молний, которые могли бы быть темными GRB. Из трех (равномерное расширение высокоэнергетических газов в однородную среду, равномерное расширение в слоистую среду и коллимированную струю, проникающую в среду любого типа), наилучшим соответствием поведению GRB 020819 было равномерное расширение высокоэнергетических газов в однородную среду других газов (модель, впервые предложенная астрофизиком Р. Сари и др. в 1998 г.). Достоинство этой модели изотропного расширения заключается в том, что (по словам исследовательской группы) «необходимо использовать только умеренное количество вымирания», чтобы объяснить отсутствие видимого света.
В дополнение к сужению диапазона возможных сценариев, связанных с темными GRB, группа пришла к выводу, что «GRB 020819, относительно близкий всплеск, является лишь одним из двух из 14 GRB, локализованных в пределах (использование двух минут дуги), HETE-2, который делает не было зарегистрировано ОА. Это подтверждает недавнее предположение о том, что доля темных вспышек намного ниже, чем предполагалось ранее, возможно, до 10% ».
Автор Джефф Барбур
