По словам астронома Эндрю Левана, в изучении гамма-всплесков существует старая пословица: «Когда вы видели один гамма-всплеск, вы видели… только один гамма-всплеск». Они не все равно », - сказал он во время брифинга для прессы 16 апреля, в котором обсуждалось открытие совершенно другого вида GRB - типа, который приобретает новый продолжительный вкус.
Три из этих необычных длительных звездных взрывов были недавно обнаружены с использованием спутника Swift и других международных телескопов, и один, названный GRB 111209A, является самым длинным из когда-либо наблюдавшихся GRB, с длительностью не менее 25 000 секунд или около 7 часов.
«Мы наблюдали самый длинный гамма-всплеск в современной истории и думаем, что это событие вызвано смертью синего сверхгиганта», - сказал Брюс Жандр, исследователь, работающий в настоящее время во Французском национальном центре научных исследований. Центр научных данных Итальянского космического агентства во Фраскати, Италия. «Это вызвало самый мощный звездный взрыв в новейшей истории, и, вероятно, после Большого взрыва».
Астрономы сказали, что эти три гамма-всплеска представляют ранее непризнанный класс этих звездных взрывов, которые возникают в результате катастрофических смертей сверхгигантских звезд, в сотни раз превышающих наше Солнце. GRBs являются самыми яркими и таинственными взрывами во Вселенной. Взрывы испускают волны гамма-излучения - самой мощной формы света - а также рентгеновские лучи, и они производят послесвечение, которое можно наблюдать при оптической и радиоэнергии.
Swift, телескоп Fermi и другие космические корабли обнаруживают в среднем около одного GRB каждый день. Что касается того, почему этот тип GRB не был обнаружен ранее, Леван объяснил, что этот новый тип трудно найти из-за того, как долго он длится.
«Гамма-телескопы обычно обнаруживают быстрый всплеск, и вы ищете взрыв - сколько гамма-лучей приходит с неба», - сказал Леван Space Magazine. «Но эти новые гамма-всплески производят энергию в течение длительного периода времени, более 10000 секунд вместо обычных 100 секунд. Поскольку он распространен, его труднее обнаружить, и только после запуска Swift у нас есть возможность создавать изображения GBS по небу. Чтобы обнаружить этот новый вид, вы должны сложить весь свет за длительный период времени ».
Леван является астрономом в Университете Уорика в Ковентри, Англия.
Он добавил, что эти длительные гамма-всплески, вероятно, были более распространены в прошлом Вселенной.
Традиционно астрономы распознают два типа гамма-всплесков: короткие и длинные, основанные на длительности сигнала гамма-излучения. Короткие вспышки длятся две секунды или меньше и, как полагают, представляют собой слияние компактных объектов в двойной системе, причем наиболее вероятными подозреваемыми являются нейтронные звезды и черные дыры. Длинные гамма-всплески могут длиться от нескольких секунд до нескольких минут, а типичная продолжительность составляет от 20 до 50 секунд. Считается, что эти события связаны с коллапсом звезды, многократно превышающей массу Солнца, и в результате рождения новой черной дыры.
«Это очень случайный процесс, и каждый GRB выглядит совсем по-другому», - сказал Леван на брифинге. «У них всех есть диапазон продолжительности и диапазон энергий. Потребуется гораздо большая выборка, чтобы увидеть, имеет ли этот новый тип больше сложностей, чем обычные гамма-всплески ».
Все гамма-всплески создают мощные струи, которые двигают вещество почти со скоростью света в противоположных направлениях. По мере того, как они взаимодействуют с веществом внутри звезды и вокруг нее, струи производят всплеск высокоэнергетического света.
Гендр и его коллеги провели детальное исследование GRB 111209A, извергнутого 9 декабря 2011 года, с использованием данных гамма-излучения от прибора Konus на космическом корабле НАСА "Ветер", рентгеновских наблюдений от Swift и спутника XMM-Newton Европейского космического агентства и оптические данные из роботизированной обсерватории ТАРО в Ла Силла, Чили. 7-часовой всплеск - безусловно, самый длительный GRB, когда-либо зарегистрированный.
Другое событие, GRB 101225A, взорвалось 25 декабря 2010 года и произвело высокоэнергетическое излучение в течение как минимум двух часов. Впоследствии по прозвищу «Рождественский взрыв» расстояние события было неизвестно, что привело к тому, что две команды пришли к совершенно разным физическим интерпретациям. Одна группа пришла к выводу, что взрыв был вызван астероидом или кометой, падающей на нейтронную звезду в нашей собственной галактике. Другая команда определила, что взрыв был результатом события слияния в экзотической двоичной системе, расположенной на расстоянии около 3,5 миллиардов световых лет.
«Теперь мы знаем, что рождественский взрыв произошел намного дальше, более чем на полпути через наблюдаемую вселенную, и, следовательно, был гораздо более мощным, чем предполагали эти исследователи», - сказал Леван.
Используя Северный телескоп Джемини на Гавайях, Леван и его команда получили спектр слабой галактики, в которой проходил рождественский взрыв. Это позволило ученым идентифицировать эмиссионные линии кислорода и водорода и определить, насколько эти линии были смещены к более низким энергиям по сравнению с их появлением в лаборатории. Это различие, известное астрономам как красное смещение, размещает вспышку на расстоянии около 7 миллиардов световых лет.
Команда Левана также проверила 111209A и недавний всплеск 121027A, который взорвался 27 октября 2012 года. Все показывают одинаковое рентгеновское, ультрафиолетовое и оптическое излучение, и все они возникли из центральных областей компактных галактик, которые активно формировали звезды. Астрономы пришли к выводу, что все три гамма-всплеска представляют собой новый тип гамма-всплеска, который они называют «сверхдлинными» всплесками.
«Сверхдлинные гамма-всплески возникают из очень больших звезд, - сказал Леван, - возможно, таких больших, как орбита Юпитера. Поскольку материал, падающий на черную дыру с края звезды, должен падать дальше, потребуется больше времени, чтобы добраться туда. Поскольку для того, чтобы добраться туда, требуется больше времени, он дольше питает струю, давая время вырваться из звезды ».
Леван сказал, что звезды Вольфа-Райе лучше всего соответствуют описанию. «Они рождаются с массой Солнца более чем в 25 раз, но они горят настолько горячими, что отгоняют свой самый глубокий наружный слой водорода в виде потока, который мы называем звездным ветром», - сказал он. Снятие атмосферы звезды оставляет объект, достаточно массивный, чтобы образовать черную дыру, но достаточно маленький, чтобы струи частиц могли просверлить весь путь во времена, типичные для длинных гамма-всплесков.
Джон Грэм и Эндрю Фрухтер, оба астрономы из Научного института космического телескопа в Балтиморе, подробно рассказали, что эти голубые супергиганты содержат относительно скромное количество элементов тяжелее гелия, которые астрономы называют металлами. Это соответствует очевидной части загадки: эти сверхдлинные гамма-всплески, по-видимому, имеют сильное внутреннее предпочтение в средах с низкой металличностью, которые содержат только следовые количества элементов, отличных от водорода и гелия.
«GRB с большой металличностью и длительностью существуют, но встречаются редко», - сказал Грэм. «Они происходят примерно на 1/25 скорости (на единицу звездообразования) событий с низкой металличностью. Это хорошая новость для нас здесь, на Земле, поскольку вероятность того, что этот тип GRB сработает в нашей собственной галактике, намного меньше, чем считалось ранее ».
Астрономы обсудили свои выводы во вторник на Симпозиуме по гамма-всплеску в Хантсвилле в Нэшвилле, штат Теннесси, 2013 г., который был частично организован Алабамским университетом в Хантсвилле и космическим телескопом НАСА «Свифт» и «Ферми». Выводы Гендра появляются в выпуске Астрофизического журнала от 20 марта.
Бумага: «Сверхдлинный гамма-всплеск 111209A: крах синего сверхгиганта?» Б. Жанр и соавт.
Документ: «Отвращение металла от LGRB». Дж. Ф. Грэм и А. С. Фрухтер.
Источники: телеконференция, НАСА, Уорикский университет, CNRS
