Раскрытие тайны гамма-всплесков (GRB) - это история, наполненная международной интригой, фантастическими заявлениями, серьезным отслеживанием и постепенным улучшением нашего понимания истинной природы и последствий наиболее энергичных, разрушительных сил во Вселенной. Новые результаты группы ученых, изучающих так называемые «темные гамма-всплески», прочно вошли в головоломку GRB. Это исследование представлено в статье, которая появится в журнале Astronomy & Astrophysics 16 декабря 2010 года.
Обнаружение GRB стало неожиданным результатом американской космической программы и того, что военные следят за русскими, чтобы проверить соответствие договору о запрещении ядерных испытаний в холодной войне. Чтобы быть уверенным, что русские не взорвали ядерное оружие на дальнем конце Луны, космические аппараты Vela 1960-х годов были оснащены детекторами гамма-излучения. Луна могла бы защищать очевидную подпись рентгеновских лучей с другой стороны, но гамма-лучи проникали бы прямо через Луну и могли бы быть обнаружены спутниками Vela.
К 1965 году стало очевидно, что события, которые вызвали детекторы, но явно не были сигнатурами ядерных детонаций, поэтому они были тщательно и тайно отправлены для дальнейшего изучения. В 1972 году астрономы смогли определить направления событий с достаточной точностью, чтобы исключить Солнце и Землю в качестве источников. Они пришли к выводу, что эти гамма-события имели «космическое происхождение». В 1973 году это открытие было объявлено в Astrophysical Journal.
Это вызвало большой резонанс в астрономическом сообществе, и в литературе стали появляться десятки статей о GRB и их причинах. Первоначально большинство предположений о происхождении этих событий пришло из нашей собственной галактики. Прогресс был мучительно медленным до запуска в 1991 году Комптон-гамма-обсерватории. Этот спутник предоставил важные данные, свидетельствующие о том, что распределение гамма-всплесков не смещено в направлении какого-либо конкретного направления в пространстве, например в направлении плоскости галактики или центра галактики Млечный путь. GRB пришли отовсюду вокруг нас. Они «космические» по происхождению. Это был большой шаг в правильном направлении, но создал больше вопросов.
В течение десятилетий астрономы искали аналог, любой астрономический объект, совпадающий с недавно наблюдаемым взрывом. Но отсутствие точности в определении местоположения гамма-всплесков с помощью приборов того времени расстроило попытки определить источники этих космических взрывов. В 1997 году BeppoSAX обнаружил GRB в рентгеновских лучах вскоре после события, а оптическое после свечения было обнаружено через 20 часов телескопом Уильяма Гершеля. Глубокая визуализация позволила идентифицировать слабую отдаленную галактику как хозяина GRB. В течение года спор о расстояниях до GRB был закончен. GRB происходят в чрезвычайно далеких галактиках. Их связь со сверхновыми и гибелью очень массивных звезд также дала понять природу систем, которые производят GRB.
Прошло совсем немного времени, прежде чем гонка определила оптические послесвечения GRB, и новые спутники помогли точно определить местонахождение этих послесвечений и их галактик. Спутник Swift, запущенный в 2004 году, оснащен очень чувствительным детектором гамма-излучения, а также рентгеновскими и оптическими телескопами, которые можно быстро поворачивать для автоматического наблюдения послесвечения после вспышки, а также для отправки уведомления в сеть телескопы на земле для быстрого наблюдения.
Сегодня астрономы признают две классификации GRB: события с большой продолжительностью и события с небольшой продолжительностью. Короткие гамма-всплески, вероятно, происходят из-за слияния нейтронных звезд и не связаны со сверхновыми. Длительные гамма-всплески (GRB) имеют решающее значение для понимания физики взрывов GRB, влияния GRB на их окружение, а также влияния GRB на раннее звездообразование, историю и судьбу Вселенной.
Хотя рентгеновские послесвечения обычно обнаруживаются для каждой гамма-всплески, некоторые все же отказываются отказаться от своего оптического послесвечения. Первоначально эти гамма-всплески с рентгеновским излучением, но без оптического послесвечения были придуманы как «темные гамма-всплески». Определение «темного гамма-всплеска» было уточнено путем добавления предела времени и яркости, а также путем расчета общего выхода энергии GRB.
Это отсутствие оптической подписи может иметь несколько причин. Послесвечение может иметь низкую светимость. Другими словами, могут быть только яркие гамма-всплески и слабые. Или же оптическая энергия может быть сильно поглощена промежуточным материалом, либо локально вокруг GRB, либо вдоль линии прямой видимости через галактику-хозяина. Другая возможность состоит в том, что свет может иметь такое высокое красное смещение, что поверхностное покрытие и поглощение межгалактической средой будет препятствовать обнаружению в R-полосе, часто используемой для этих обнаружений.
В новом исследовании астрономы объединили данные Swift с новыми наблюдениями, сделанными с использованием GROND, специального инструмента наблюдения GRB, прикрепленного к 2,2-метровому телескопу MPG / ESO в La Silla в Чили. GROND является исключительным инструментом для изучения послесвечения GRB. Он может наблюдать вспышку в течение нескольких минут после сигнала тревоги, поступающего от Swift, и он способен наблюдать через семь фильтров одновременно, покрывая видимую и ближнюю инфракрасную части спектра.
Комбинируя данные GROND, полученные с помощью этих семи фильтров, с наблюдениями Свифта, астрономы смогли точно определить количество света, излучаемого послесвечением на сильно различающихся длинах волн, от рентгеновского излучения высокой энергии до ближнего инфракрасного диапазона. Затем они использовали эти данные для непосредственного измерения количества затеняющей пыли между GRB и наблюдателями на Земле. К счастью, команда обнаружила, что темные GRB не требуют экзотических объяснений.
Они обнаружили, что значительная доля всплесков затемняется до 60–80 процентов от их первоначальной интенсивности, скрывая пыль. Этот эффект преувеличен для очень далеких вспышек, позволяя наблюдателю видеть только 30–50 процентов света. Доказав это, эти астрономы окончательно решили загадку отсутствующего оптического послесвечения. Темные гамма-всплески - это просто те, у которых полностью исчезли видимые лучи до того, как они достигли нас.
