Художня ілюстрація гамма-сплеску (NASA / Zhang Woosley).
Гамма-сплеск [1] - масштабний космічний викид енергії вибухового характеру, що спостерігається в віддалених галактиках в самій жорсткій частині електромагнітного спектру. Гамма-сплески (ГВ) - найбільш яскраві електромагнітні події, що відбуваються у Всесвіті. Тривалість типового ГВ становить кілька секунд, проте він може тривати від мілісекунд до години. За початковим сплеском звичайно треба довгоживучі «післясвітіння», що випромінюється на більш довгих хвилях (рентген. УФ. Оптика. ІК і радіо).
Більшість спостережуваних ГВ імовірно є порівняно вузький промінь потужного випромінювання, що випускається під час спалаху наднової. коли швидко обертається масивна зірка колапсує. перетворюючись або в нейтронну зірку. або в кварковую зірку. або в чорну діру. Підклас ГВ - «короткі» сплески - мабуть походять від іншого процесу, можливо, при злитті подвійних нейтронних зірок.
Джерела ГВ знаходяться на відстанях в мільярди світлових років від Землі. що означає їх надзвичайну потужність і рідкість. За кілька секунд спалаху вивільняється стільки енергії, скільки Сонцем виділяється за 10 мільярдів років. За мільйон років в одній галактиці виявляються лише кілька ГВ [2]. Всі спостережувані ГВ відбуваються за межами галактики Чумацький шлях. крім явища спорідненого класу, м'яких повторюваних гамма-сплесків. які асоціюється з магнетари Чумацького шляху. Є припущення, що ГВ, що стався в нашій галактиці. міг би привести до масового вимирання всього живого на Землі [3].
ГВ реєструються приблизно раз в день. Як було встановлено в радянському експерименті «Конус», який здійснювався під керівництвом Е. П. Мазеца на космічних апаратах "Венера-11», «Венера-12» і «Прогноз» в 1970-і роки [6]. ГВ з однаковою ймовірністю приходять з будь-якого напрямку, що, разом з експериментально побудованої залежністю Log N - Log S (N - кількість ГВ, що дають близько Землі потік гамма-випромінювання більший або рівний S), говорило про те, що ГВ мають космологічні природу ( точніше, пов'язані не з Галактикою або не тільки з нею, але відбуваються у всьому Всесвіті, причому ми їх бачимо з віддалених ділянок Всесвіту). Направлення на джерело оцінювалося за допомогою методу тріангуляції.
Відкриття гамма-сплесків: епоха Vela
Супутники Vela -5A / B в кімнаті збірки. Супутники А і В поділяються після виходу на орбіту.
Накопичення статистики: епоха BATSE
За допомогою BATSE були підтверджені результати ФТІ про те, що ГВ-ки розподілені по небесній сфері изотропно, а не групуються в якій-небудь області простору, наприклад, в центрі галактики або уздовж площини галактичного екватора [17]. Через плоскої форми Чумацького шляху. джерела належать нашій галактиці, концентруються у галактичної площини. Відсутність такого властивості у ГВ є сильним доказом їх походження ззовні Чумацького шляху [18] [19] [20]. хоча деякі моделі Чумацького шляху все ще узгоджуються з ізотропним розподілом [21].
Також були встановлені наступні емпіричні властивості ГВ-ів: велика різноманітність кривих блиску (плавні і порізані на дуже малих часових масштабах), бімодальне розподіл по тривалості (короткі - менше 2 секунд - з більш жорстким спектром. І довгі - більше 2 секунд - з більш м'яким спектром).
Десятиліття після відкриття ГВ-в, астрономи шукали складову: будь-астрономічний об'єкт, розташований на місці недавнього ГВ. Було розглянуто безліч різних класів об'єктів, включаючи білі карлики. пульсари. наднові. кульові зоряні скупчення. квазари. Сейфертовськи галактики і об'єкти BL Lac [22]. Всі ці пошуки не увінчалися успіхом, і навіть в декількох випадках досить хорошого визначення місця розташування ГВ, неможливо було побачити якогось помітного яскравого об'єкта. Що говорить про походження ГВ або від дуже тьмяних зірок або від надзвичайно далеких галактик [23] [24]. Навіть найточніші розташування обмежувалися областями груп слабких зірок і галактик. Стало ясно, що для кінцевого дозволу координат ГВ потрібні і нові супутники, і більш швидкі комунікації [25].
Відкриття післясвітіння: епоха BeppoSAX
Кілька моделей походження ГВ припускали що після первісного спалаху гамма променів має відбуватися повільно загасаюче випромінювання на більш довгих хвилях, утворене внаслідок зіткнення речовини, що викидається в результаті спалаху і міжзоряного газу [26]. Це випромінювання (у всіх діапазонах електромагнітного спектра) стали називати «afterglow» ( «післясвітіння» або «ореол») від ГВ. Ранні пошуки «післясвітіння» виявилися безуспішними, в основному через труднощі визначення точних координат ГВ на довгих хвилях відразу після початкової спалаху.
Потім наземні оптичні телескопи також виявили в цьому районі слабшає нове джерело, таким чином, його становище стало відомо з точністю до секунди. Через деякий час глибокий знімок Хаббловском телескопа виявив на місці колишнього джерела далеку дуже слабку галактику (z = 0,7). Таким чином, космологічне походження гамма-сплесків було доведено. Надалі післясвітіння спостерігалися у багатьох сплесків, у всіх діапазонах (рентген, ультрафіолет, оптика, ІК, радіо). Червоні зміщення виявилися дуже великими (до 6, в основному в діапазоні 0-4 для довгих гамма-сплесків; для коротких - менше).
Ера швидкого ототожнення: Swift
Відстані і енергетика
З космологічної природи гамма-сплесків ясно, що вони повинні мати колосальну енергію. Наприклад, для події GRB 970228 в припущенні изотропии випромінювання енергія тільки в гамма-діапазоні складає 1,6 · 10 52 ерг, що на порядок більше енергії типовою наднової. Для деяких гамма-сплесків оцінка доходить до 10 54 ерг, тобто порівнянна з енергією спокою Сонця. Причому ця енергія виділяється за дуже короткий час.
Досить очевидно, що вихід енергії відбувається у вигляді коллімірованним потоку (джета), в цьому випадку оцінка енергії зменшується пропорційно кутку розкриття конуса джета. Це підтверджується також спостереженнями кривих блиску післясвітіння (див. Нижче). Типова енергія сплеску з урахуванням джетів становить близько 10 51 ерг, але розкид все одно досить великий. Наявність джетів означає, що ми бачимо малу частку всіх відбуваються у Всесвіті сплесків. Оцінка їх частоти складає близько одного сплеску на галактику раз в 10 5 років.
Події, які породжують гамма-сплески, настільки потужні, що іноді їх можна спостерігати неозброєним оком, хоча вони відбуваються на відстані в мільярди світлових років від Землі [27].
Механізми гамма-сплесків
Механізм, в результаті якого за такий короткий час в малому обсязі виділяється стільки енергії, до сих пір не цілком ясний. Найбільш ймовірно, що він різний в разі коротких і довгих гамма-сплесків. На сьогоднішній день розрізняють два основні підвиди ГВ: довгі і короткі, мають істотні відмінності в спектрах і наглядових проявах. Так, довгі гамма-сплески іноді супроводжуються вибухом наднової зірки, а короткі - ніколи. Є і дві основні моделі, які пояснюють ці два типи катаклізмів.
Довгі гамма-сплески і наднові
Довгі гамма-сплески, ймовірно, пов'язані з найновішими Ib / c типу. У кількох випадках оптично ототожнений джерело через деякий час після сплеску показував характерні для наднових спектри і криві блиску. Крім того, в більшості випадків ототожнення з галактиками вони мали ознаки активного зореутворення.
Далеко не всі наднові типу Ib / c можуть стати причиною гамма-сплеску. Це події, пов'язані з колапсом в чорну діру ядра масивної (> 25 мас Сонця) зірки, позбавленої водневої оболонки, що має великий момент обертання - так звана модель колапсара. За розрахунками, частина ядра перетворюється в чорну діру, оточену потужним аккреційним диском. який протягом декількох секунд провалюється в дірку. Одночасно уздовж осі диска запускаються релятивістські джети, що пробивають оболонку зірки і стають причиною сплеску. Такі випадки повинні бути близько 1% від загального числа наднових (іноді їх називають гіпернової).
Термін «гіпернової» використовувався набагато раніше іншими астрофізиками в іншому контексті.
Короткі гамма-сплески і злиття релятивістських об'єктів
Механізм коротких гамма-сплесків, можливо, пов'язаний зі злиттям нейтронних зірок або нейтронної зірки і чорної діри. Через велику моменту імпульсу така система не може відразу цілком перетворитися в чорну діру: утворюється початкова чорна діра і аккреційний диск навколо неї. За розрахунками, характерний час таких подій має становити як раз частки секунд, що підтверджується моделюванням на суперкомп'ютерах [28]. Слід зазначити, що ототожнений короткі гамма-сплески лежать на систематично менших відстанях, ніж довгі, і мають меншу енерговиділення.
Модель, що підходить для опису коротких гамма-сплесків, запропонована радянськими астрофізиками С. І. Блинникова і ін. [29], - злиття подвійних нейтронних зірок.
Післясвітіння: релятивістські джети
На відміну від власне гамма-сплеску, механізми післясвітіння досить добре розроблені теоретично. Передбачається, що деяка подія в центральному об'єкті ініціює утворення ультрарелятивістською розлітається оболонки (Лоренц-фактор Γ порядку 100). За однією моделі, оболонка складається з баріонів (маса її повинна становити 10 -8 - 10 -6 мас Сонця), за іншою - це замагніченій протягом, в якому основна енергія переноситься вектором Пойнтінга.
Вельми істотно, що в багатьох випадках спостерігається сильна змінність як в самому гамма-випромінюванні (на часи порядку дозволу приладу - мілісекунд), так і в рентгенівських і оптичних післясвітіння (вторинні і наступні спалахи, енерговиділення в яких можна порівняти з самим сплеском). До деякої міри це можна пояснити зіткненням декількох ударних хвиль в оболонці, що рухаються з різними швидкостями, але в цілому це явище становить серйозну проблему для будь-якого пояснення механізму роботи центральної машини: потрібно, щоб після першого сплеску вона могла ще давати кілька епізодів енерговиділення, іноді через часи порядку декількох годин.
Криві блиску післясвітіння досить складні, тому що вони складаються з випромінювання головний ударної хвилі, зворотної ударної хвилі, можливого випромінювання наднової і т. Д. Іноді на останніх стадіях випромінювання спостерігається злам кривої блиску (від ступеня -1 до -2), що вважається свідченням на користь наявності релятивістського джета: злам відбувається тоді, коли Γ-фактор падає до значення
1 / θ, де θ - кут розкриття джета.
Примітки
Дивитися що таке "Гамма-сплеск" в інших словниках:
гамма-сплеск - гамма сплеск, гамма сплеску ... Орфографічний словник-довідник
гамма-сплеск - е<>ск >> а; м. Короткочасне посилення космічного гамма випромінювання. Спостерігати гамма сплески ... Енциклопедичний словник
гамма-сплеск - а; м. Короткочасне посилення космічного гамма випромінювання. Спостерігати гамма сплески ... Словник багатьох виразів
гамма-сплеск - г амма вспл еск, а ... Російський орфографічний словник
космічний рентгенівський (гамма) сплеск - Зростання потоку космічного рентгенівського (гамма) випромінювання, викликане процесами в одному з об'єктів за межами Сонячної системи і характеризується тривалістю до декількох сотень секунд. [ГОСТ 25645.108 84] Тематики випромінювань. рентген. ... ... Довідник технічного перекладача
сплеск - активність; всплесківаніе, спайк, імпульс, спалах, звук, шум Словник російських синонімів. сплеск ім. кол під синонімів: 12 • водоплеск (2) • ... Словник синонімів
Список гамма-сплесків - У статті наводиться список найбільш значущих гамма сплесків в хронологічному порядку. Формат найменування сплесків має вигляд: GRBГГММДДП. Перші три букви GRB складають абревіатуру від анг. Gamma Ray Burst (спалах гамма випромінювання). Далі ... ... Вікіпедія
Джерело м'яких повторюваних гамма-сплесків - є астрономічним об'єктом, який виробляє потужні сплески гамма випромінювання і рентгенівських променів з нерегулярною періодичністю. Передбачається, що вони є одним з підтипів магнетарів або нейтронними зірками з пиловими дисками ... ... Вікіпедія
GRB 970228 - (телескоп Хаббл) Спостережні дані ... Вікіпедія
- Гамма-сплеск. Джессі Рассел. Ця книга буде виготовлена в відповідності з Вашим замовленням за технологією Print-on-Demand. High Quality Content by WIKIPEDIA articles! Гамма-сплеск - масштабний космічний викид енергії ... Детальніше Купити за 998 руб