Смерть массивной звезды рассказала о природе гамма-всплесков

Летом 2016 года группа специалистов в области астрономии под руководством Элеоноры Трои из Мэрилиндского университета наблюдала за гибелью огромной звезды.

В результате произведенного звездою взрыва за 40 секунд было высвобождено такое количество энергии, какое Солнце выработало за всё время своего существования. К счастью ученых, энергия взрыва сформировалась в плотный пучок гамма-лучей, направленный в сторону нашей планеты.

Результаты работы астрономов, появившиеся на страницах Nature, позволяют отбросить одну из конкурентных теорий, объясняющих, каким образом гамма-лучи вырабатывают свою энергию.

Наш соотечественник, Александр Кутырев, являющийся сотрудником Центра космических полетов NASA, рассказал, что гамма-вспышка — это ярчайшее явление во Вселенной. Не возможно предугадать время ее появления. Когда происходит вспышка, ее источник уничтожается. Астрономам по счастливой случайности удалось понаблюдать за этим явлением под разными углами, используя много приборов. Также удалось зафиксировать момент зарождения вспышки, что обычно очень трудно сделать.

Два спутника NASA, контролирующие небо, 25 июня 2016 года обнаружили всплеск гамма-излучения, который позже был обозначен как GRB160625B. Астрономы оперативно определились с районом неба и немедля направили информацию о нем к автоматическим телескопам.

Уже через минуту после получения сообщения телескоп MASTER-IAC, расположенный на территории Испании, принялся вести наблюдение. Ему удалось уловить активность вспышки в самом начале ее зарождения.

Чуть позже в работу включился прибор из Мексиканской национальной астрономической обсерватории с роботизированным инструментом RATIR. Этот телескоп обычно способен зафиксировать всплеск спустя пару минут, но в этот раз пришлось дождаться момента, когда источник будет виден на горизонте. Когда телескоп зафиксировал нужное место, всплеск уже исчез, осталось лишь вызванное им послесвечение — затухающий взрыв.

О существовании гамма-всплесков известно уже довольно давно, около полувека, но о том, что является причиной их происхождения, до сих пор непонятно. Приборы обнаруживают такие всплески практически каждый день, они длятся недолго, но вспышки гамма-излучения являются интенсивными. Время действия находится в промежутке от миллисекунд до минуты, это препятствует их детальному изучению.

Специалисты предположили, что взрыв происходит при выбросе умирающей звезды некоторых своих поверхностных слоев. В это время оставшаяся часть звезды попадает на нейтронную звезду или, если речь идет о массивных звездах, в черную дыру.

Иные теории предполагают два вероятных варианта зарождения гамма-всплесков. Первый вариант основывается на предположении, что всплески вызваны взаимодействием магнитного поля черных дыр и расположенных возле них частиц. Второй вариант убеждает нас в том, что причина всплеска — трение частиц материи звезды.

С помощью телескопа из Мексики удалось проследить движение гамма-лучей. Собравшись в пучок, они «отстреливались» на ширину двух градусов. Такое явление можно объяснить вращением черной дыры, которая создалась в результате взрыва на сверхновой звезде, потому что та выбрасывала материю вдоль своих полюсов.

Астрономы пришли к выводу, что создается гамма-излучение из-за высокоэнергетических электронов, которые вырываются наружу. Ключ к разгадке происхождения — поляризация, которая находится под контролем магнитного поля, фокусирующего излучение.

Спустя несколько минут после излучения GRB160625B астрономы измерили поляризацию, чего раньше сделать не удавалось в столь короткие сроки. В результате установлено, что происхождение гамма-всплеска связано именно с действием магнитного моля, которое порождает поляризацию. Ученые считают, что теперь механизм порождения данного потока частиц доказательно идентифицирован.