Благодаря спутнику Swift и нескольким наземным оптическим телескопам астрономы узнают больше о так называемых «темных» гамма-всплесках, которые ярки в гамма- и рентгеновском излучениях, но почти или совсем не имеют видимого света. Эти темные вспышки также дают астрономам понимание того, как можно найти области звездообразования, которые скрыты пылью. «Наше исследование предоставляет убедительные доказательства того, что большая часть звездообразования во вселенной скрыта пылью в галактиках, которые не кажутся пыльными», - сказал Джошуа Блум, доцент астрономии в Калифорнийском университете в Беркли и старший автор исследования, который представил его выводы на встрече Американского астрономического общества в Калифорнии.
Гамма-всплески - это самые большие взрывы во Вселенной, способные производить столько света, что наземные телескопы легко обнаруживают ее за миллиарды световых лет. Тем не менее, уже более десяти лет астрономы ломают голову над природой так называемых темных вспышек, которые производят гамма-лучи и рентгеновские лучи, но мало или вообще не видят свет. Они составляют примерно половину всплесков, обнаруженных спутником НАСА Swift с момента его запуска в 2004 году.
Исследование показало, что большинство встречается в нормальных галактиках, обнаруживаемых большими наземными оптическими телескопами.
«Одним из возможных объяснений темных вспышек было то, что они происходили так далеко, что их видимый свет был полностью погашен», - сказал Блум. Благодаря расширению Вселенной и сгущающемуся туману газообразного водорода на увеличивающихся космических расстояниях астрономы не видят видимого света от объектов, находящихся на расстоянии более 12,9 миллиардов световых лет. Другая возможность: темные вспышки взрывались в галактиках с необычно густым количеством межзвездной пыли, которая поглощала свет вспышки, но не излучение с более высокой энергией.
Используя один из крупнейших в мире оптических телескопов, 10-метровый Keck I на Гавайях, команда искала неизвестные галактики в местах 14 обнаруженных Свифтом темных вспышек. «Для одиннадцати из этих всплесков мы обнаружили слабую, нормальную галактику», - сказал Даниэль Перли, аспирант Калифорнийского университета в Беркли, который руководил исследованием. Если бы эти галактики были расположены на очень больших расстояниях, даже телескоп Кека не мог их увидеть.
Большинство гамма-всплесков происходят, когда у массивных звезд заканчивается ядерное топливо. Когда их ядра коллапсируют в черную дыру или нейтронную звезду, газовые струи, управляемые не полностью понятными процессами, пронзают звезду и взрываются в космос. Там они ударяют газ, ранее испущенный звездой, и нагревают его, что создает короткоживущие послесвечения на многих длинах волн, включая видимый свет.
Исследование показывает, что темные вспышки должны быть похожими, за исключением пыльных пятен в их галактиках, которые затемняют большую часть света в их послесвечениях.
Астрономы исследовали 14 всплесков, оптический свет которых был намного слабее, чем ожидалось, или полностью отсутствовал. Они обнаружили, что почти каждый «темный» гамма-всплеск имеет галактику-хозяина, которую можно обнаружить большими оптическими телескопами.
Звездообразование происходит в плотных облаках, которые быстро заполняются пылью, поскольку самые массивные звезды быстро стареют и взрываются, извергая вновь созданные элементы в межзвездную среду, чтобы инициировать образование новой звезды. Таким образом, астрономы предполагают, что в галактиках, заполненных пылью, происходит большое количество звездообразования, хотя на самом деле измерить, сколько пыли этот процесс накопил в самых отдаленных галактиках, оказалось чрезвычайно сложной задачей.
Считалось, что звезды взрываются, когда гамма-всплески живут быстро и умирают молодыми Темные вспышки могут представлять звезды, которые никогда не дрейфовали далеко от образовавших их пыльных облаков.
Гамма-всплески были обнаружены в инфракрасном диапазоне до 13,1 миллиардов световых лет. «Если гамма-всплески были частыми 13 миллиардов лет назад - менее чем через миллиард лет после образования вселенной - мы должны обнаруживать их большое количество», - пояснил член команды С. Брэдли Ченко, также из Калифорнийского университета в Беркли. «Мы этого не делаем, что указывает на то, что первые звезды сформировались с меньшей скоростью, чем предполагали некоторые модели».
Астрономы пришли к выводу, что на таких расстояниях может происходить менее 7 процентов темных вспышек, и они предлагают радио- и микроволновые наблюдения новых галактик, чтобы лучше понять, как их пыльные области блокируют свет. Документ о результатах был представлен в Астрономический журнал.
Источник: НАСА, Беркли, ААС
