Новости науки | |
13.06.02. Короткие, жесткие гамма-всплески: завеса приоткрывается? | |
Известно (см. К.А.Постнов УФН 1999, т. 165, N 5, с.
545 и ссылки там), что
космические гамма-всплески
по своей длительности и
средним спектральным характеристикам четко разделяются на два больших класса --
всплески с длительностью менее 2 секунд, имеющие жесткий спектр, и всплески с
большей длительностью, в среднем более мягкие. Последний класс многочисленнее
(около 70% всех всплесков) и активно изучается во всех диапазонах
электромагнитного спектра от радио до гамма благодаря отождествлению в
рентгеновском и оптическом диапазоне т.н. "послесвечений" гамма-всплесков,
сопровождающих гамма-всплеск в течение нескольких дней (в мягких рентгеновских
лучах ) и месяцев (в оптике). По современным представлениям, мягкие длинные
гамма-всплески со сложной временной структурой порождаются релятивистскими
ударными волнами в околозвездной среде при выделении энергии около
1051 эрг в результате коллапса ядра массивной звезды и образования
быстровращающейся черной дыры, окруженной аккрецирующим веществом (модель
коллапсара или гиперновой, Вусли, Пачиньски). Энергия, выделяемая при аккреции
(или альтернативно -- электромагнитная энергия, извлекаемая из эргосферы
вращающейся черной дыры в магнитном поле, механизм Блэндфорда-Знаека)
направляется в узком джете вдоль оси вращения и передается в кинетическую
энергию барионов (около 10-5 Msun), захваченных в джет из
оболочки звезды. При этом в окружающем веществе образуются бесстолкновительные
релятивистские ударные волны, за фронтом которых формируется наблюдаемое
гамма-излучение при высвечивании тепловой энергии ускоренных в ударной волне
электронов в хаотическом магнитном поле (Месарош, Рис). Сопутствующие этому
явлению феномены (необычная сверхновая, образующаяся при разлете оболочки
звезды), как показывают некоторые наблюдения, действительно могли иметь место
для ряда гамма-всплесков. Что же до коротких/жестких, лишенных временной структуры гамма-всплесков, их
происхождение до сих пор остается туманным. Главная причина -- отсутствие
хорошей угловой локализации на небе. Большие надежды возлагались на
специализированный спутник HETE-2, работающий на орбите полтора года (http://space.mit.edu/HETE/Bursts/),
но до недавнего времени по разным причинам короткие гамма-всплески ускользали от
отождествления. Ситуация стала меняется полторы недели назад (31 мая), когда командой HETE-2
было объявлено об обнаружении и градусной локализации жесткого, относительно
слабого всплеска GRB 020531 (поток в диапазоне 8-40 кэВ за время 1000 сек
F ~ 10-7
эрг/см2
с длительностью ~200 мсек. Через пару дней (2 июня) после обработки данных
межпланетных станций Улисс и Марс-Одиссей положение этого всплеска было уточнено
с точностью до нескольких угловых минут. Уже через несколько часов после
всплеска (первые данные о локализации были распространены через 88 минут) к
наблюдениям подключились многие оптические обсерватории. 5 июня поле GRB 020531
наблюдалось рентгеновской обсерваторией Chandra, которая обнаружили 10 точечных
источников в уточненном боксе ошибок. Для проверки источников на переменность,
Chandra вновь наблюдала эту область 10-11 июня. Выяснилось, что один из 10
источников стал слабее, причем падение потока со временем (по сравнению с
предыдущим наблюдением) идет по закону t-1.3,
типичному для рентгеновских послесвечений мягких длинных
гамма-всплесков. Именно этот источник стал "кандидатом" на роль послесвечения от
GRB 020531. На оптических снимках 1-2 июня, сделанных на 5-м телескопе Маунт
Паломар (Калифорния), группа Шри Кулкарни обнаружила слабый протяженный объект
(зв. величина r'~22.4)
в 1 угловой секунде от положения затухающего рентгеновского
источника. Вчера (12 июня) этот протяженный источник, предположительно хозяйская
галактика этого гамма-всплеска, наблюдался спектроскопически на 10-м телескопе
Кек-II на Гавайских островах. Оказалось что в спектре видны линии, по которым
предварительное красное смещение галактики z=1.0.
Если всплеск произошел именно в ней (а вероятность
случайного совпадения с точностью до 1 угловой секунды ничтожно мала), то полное
энерговыделение во всплеске (предполагая изотропию излучения) оказывается
DEiso~2-4 x 1051
эрг, что прекрасно соответствует среднему энерговыделению
отождествленных длинных/мягких гамма-всплесков.
Решена ли проблема коротких гамма-всплесков? Конечно же, нет, поскольку эти
наблюдения нуждаются в дополнительных подтверждениях. Тем не менее, GRB 020531
можно назвать "первой ласточкой", принесшей столь долго ожидаемую информацию об
источниках коротких космических гамма-всплесков. Некоторые теоретики полагают,
что короткие жесткие гамма-всплески вероятнее всего могут образовываться при
слияниях тесных двойных нейтронных звезд и/или черных дыр, которые точно
существуют в нашей галактике и являются кандидатом номер один из возможных
астрофизических источников гравитационных волн, которые будут наблюдаться
вводимыми в строй гравитационно-волновыми лазерными интерферометрами LIOGO,
VIRGO, GEO-500 и ТАМА-300.
Адаптировано с www.astronet.ru
| |
|