Звездная последовательность жизни, заканчивающаяся образованием черной дыры. Изображение предоставлено: Nicolle Rager Fuller / NSF Нажмите для увеличения
Всего через несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва массивная звезда исчерпала свое топливо, обрушилась как черная дыра и взорвалась в результате вспышки гамма-излучения. Излучение от этого катастрофического события только сейчас достигло Земли, и астрономы используют его, чтобы заглянуть в самые ранние моменты Вселенной. Вспышка, названная GRB 050904, была обнаружена спутником НАСА Swift 4 сентября 2005 года. Одна из необычных особенностей этого всплеска состоит в том, что он длился 500 секунд - большинство из них закончилось за долю времени.
Он пришел с края видимой вселенной, самый отдаленный взрыв из когда-либо обнаруженных.
В этом выпуске «Природы» на этой неделе ученые из Университета штата Пенсильвания и их коллеги из США и Европы рассказывают о том, как этот взрыв, обнаруженный 4 сентября 2005 года, стал результатом коллапса массивной звезды в черной дыре.
Взрыв, называемый гамма-всплеском, произошел в эпоху вскоре после образования звезд и галактик, примерно через 500–1 млрд. Лет после Большого взрыва. Вселенной сейчас 13,7 миллиарда лет, поэтому сентябрьский взрыв служит зондом для изучения условий ранней Вселенной.
«Это была массивная звезда, которая жила быстро и умерла молодой», - сказал Дэвид Берроуз, старший ученый и профессор астрономии и астрофизики в штате Пенсильвания, соавтор одного из трех отчетов об этом взрыве, опубликованном на этой неделе в журнале Nature. «Эта звезда, вероятно, сильно отличалась от той, которую мы видим сегодня, типа, который мог существовать только в ранней вселенной».
Взрыв, названный GRB 050904 после даты его обнаружения, был обнаружен спутником НАСА «Свифт», который эксплуатируется штатом Пенн. Свифт предоставил координаты взрыва, чтобы другие спутники и наземные телескопы могли наблюдать вспышку. Всплески обычно длятся всего 10 секунд, но послесвечение задержится на несколько дней.
GRB 050904 произошел от Земли на 13 миллиардов световых лет, что означает, что это произошло 13 миллиардов лет назад, потому что свету потребовалось столько времени, чтобы достичь нас. Ученые обнаружили всего несколько объектов на расстоянии более 12 миллиардов световых лет, поэтому взрыв чрезвычайно важен для понимания Вселенной за пределами досягаемости самых больших телескопов.
«Поскольку взрыв был ярче миллиарда солнц, многие телескопы могли изучать его даже с такого огромного расстояния», - сказал Барроуз, анализ которого в основном сфокусирован на данных Swift с трех телескопов, охватывающих гамма-лучи и рентгеновские лучи. и ультрафиолет / оптическая длина волны соответственно. Барроуз - ведущий ученый в области рентгеновского телескопа Swift.
Команда Swift нашла несколько уникальных особенностей в GRB 050904. Взрыв был длительным - около 500 секунд - и в хвостовой части всплеска было несколько вспышек. Эти характеристики подразумевают, что вновь созданная черная дыра образовалась не мгновенно, как думают некоторые ученые, а скорее это было более длительное, хаотичное событие.
По словам Берроуз, более близкие гамма-всплески не имеют такой большой вспышки, что подразумевает, что самые ранние черные дыры могли образоваться не так, как в современную эпоху. Разница может быть в том, что первые звезды были более массивными, чем современные звезды. Или это может быть результатом окружающей среды ранней вселенной, когда первые звезды начали превращать водород и гелий (созданные в результате Большого взрыва) в более тяжелые элементы.
GRB 050904, на самом деле, показывает намеки на новоиспеченные более тяжелые элементы, согласно данным наземных телескопов. Это открытие является предметом второй статьи о природе японской группы под руководством Нобуюки Каваи из Токийского технологического института.
GRB 050904 также демонстрировал замедление времени, являющееся результатом огромного расширения Вселенной в течение 13 миллиардов лет, в течение которых свет достиг нас на Земле. Это расширение приводит к тому, что свет становится намного краснее, чем когда он излучался во вспышке, и это также изменяет наше восприятие времени по сравнению с внутренними часами вспышки.
Эти факторы работали в пользу ученых. Команда Penn State включила инструменты Swift примерно через 2 минуты после начала мероприятия. Взрыв, однако, развивался так, как если бы он был в замедленном темпе, и взрыв длился всего около 23 секунд. Таким образом, ученые могли увидеть взрыв на очень ранней стадии.
Только еще один объект - квазар - был обнаружен на большем расстоянии. Тем не менее, в то время как квазары представляют собой сверхмассивные черные дыры, содержащие массу миллиардов звезд, этот взрыв происходит от одной звезды. Обнаружение GRB 050904 подтверждает, что массивные звезды смешались с самыми старыми квазарами. Это также подтверждает, что еще больше взрывов далеких звезд - возможно, от первых звезд, говорят теоретики, - можно изучать с помощью комбинации наблюдений со Свифтом и другими телескопами мирового класса.
«Мы разработали Swift для поиска слабых вспышек, исходящих с края вселенной», - сказал Нил Герелс из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд, главного исследователя Swift. «Теперь у нас есть один, и это интересно. Во-первых, мы можем узнать об отдельных звездах с самого начала времени. Там наверняка еще много ».
Swift был запущен в ноябре 2004 года и был полностью введен в эксплуатацию к январю 2005 года. В Swift входят три основных инструмента: телескоп с сигналом всплеска, рентгеновский телескоп и ультрафиолетовый / оптический телескоп. Детектор гамма-излучения Swift, телескоп оповещения о взрыве, обеспечивает быстрое начальное местоположение, был построен главным образом Центром космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте и Лос-Аламосской национальной лаборатории и построен в GSFC. Рентгеновский телескоп Swift и УФ / оптический телескоп были разработаны и построены международными командами во главе с Пенн Стейт и в значительной степени опирались на опыт каждого учреждения в предыдущих космических полетах. Рентгеновский телескоп получен в результате сотрудничества Penn State с Университетом Лестера в Англии и Астрономической обсерваторией Брера в Италии. Ультрафиолетовый / оптический телескоп стал результатом сотрудничества Penn State с Лабораторией космической науки Mullard Университетского колледжа в Лондоне. Эти три телескопа дают Свифту возможность почти мгновенно наблюдать за большинством гамма-всплесков, потому что Свифт может вращаться так быстро, чтобы указывать на источник сигнала гамма-излучения.
Первоисточник: Выпуск новостей ПГУ
