Гамма всплески во вселенной кто открыл
Гамма-всплески являются самыми сильными и яркими взрывами во вселенной, которые, как считается, генерируются во время образования черных дыр. Хотя гамма-всплески длятся всего несколько секунд, они производят столько энергии, сколько излучает солнце за все 10 миллиардов лет своего существования.
Загадочные явления были впервые обнаружены в 1967 году спутником ВВС США под названием Vela. По данным НАСА, зонд был разработан для наблюдения за секретными советскими ядерными испытаниями, но в итоге он обнаружил ослепительные гамма-лучи — самое мощное электромагнитное излучение — пришедшее к нам из-за пределов Солнечной системы. Когда такое событие произошло, оно ненадолго стало самым ярким объектом гамма-излучения в наблюдаемой вселенной.
Лишь в 1991 году астрономы запустили Комптоновскую гамма-обсерваторию, которая фиксировала примерно один новый всплеск гамма-излучения в день. Инструмент BATSE обнаружил, что гамма-всплески были распределены равномерно по небу, что означает, что они происходят повсюду в космосе. BATSE также показал, что существует два типа гамма-всплесков с разными сигнатурами: те, которые длились от 2 до 30 секунд, и те, которые мигали менее 2 секунд.
С тех пор исследователи узнали намного больше о гамма-всплесках, разработав сеть спутников быстрого реагирования и наземных обсерваторий, которые все нацеливаются на гамма-всплеске, как только он фиксируется. Эта сеть предоставила данные, показывающие, что гамма-всплески расположены в галактиках на расстоянии миллиардов световых лет и что после первоначальной гамма-вспышки источник вспышки производит послесвечение на менее энергичных длинах волн.
Откуда происходят гамма-всплески?
Обнаружено, что более долгоживущие версии гамма-всплесков связаны с сверхмощными сверхновыми, называемыми гиперновая, которые возникают, когда звезды в пять-десять раз больше массы нашего Солнца заканчивают свою жизнь и превращаясь в черные дыры. Гиперновые звезды в 100 раз ярче, чем типичные сверхновые, и, как полагают, они образуются из звезд, которые вращаются особенно быстро или обладают особенно сильным магнитным полем, придающим дополнительную энергию.
Но кратковременные гамма-всплески, которые составляют 30% таких событий, оставались загадкой до 2005 года, главным образом потому, что они слишком быстры и мимолетны для последующих наблюдений. После запуска в 2004 году НАСА обсерватории SWIFT она наконец смогла записать достаточно данных, чтобы увидеть послесвечение короткоживущих гамма-всплесков и выяснить, что они, вероятно, были отправлены от двух сверхплотных нейтронных звезд, столкнувшихся и образовавших черную дыру, или когда черная дыра съела нейтронную звезду.
Такие вспышки настолько сильны, что они создают рябь в ткани пространства-времени, называемой гравитационными волнами. Теперь, когда исследователи запустили лазерно-интерферометрическую гравитационно-волновую обсерваторию (LIGO), которая может обнаруживать гравитационные волны от этих столкновений, мы сможем собрать еще больше информации о процессах, лежащих в основе короткоживущих гамма-всплесков.
Есть еще много неизвестного о гамма-всплесках. Недавние наблюдения показали, что все фотоны, излучаемые гамма-всплесками, колеблются в одном и том же направлении, но по какой-то причине направление меняется со временем. «Что это может быть, мы действительно не знаем», — заявил после открытия в 2019 году Мерлин Коле, ученый из Женевского университета в Швейцарии и один из ведущих исследования.
Гамма-всплески также, кажется, фокусируют свою энергию в узком луче, а не излучают ее одинаково во всех направлениях, что означает, что наши спутники пропускают многие из них. По оценкам астрономов, хотя спутники обнаруживают около одного гамма-всплеска в день, но за день их происходит около 500.
До сих пор гамма-всплески были обнаружены только в отдаленных галактиках. Однако, возможно, что это произойдет в нашей галактике — Млечный Путь.
Вымирание в ордовикском периоде — одно из пяти крупных событий вымирания в истории нашей планеты — произошло около 450 миллионов лет назад и могло быть вызвано ледниковым периодом, вызванным гамма-всплеском. Если бы вблизи Земли произошел новый гамма-всплеск, он лишил бы нас защитного озонового слой и подверг бы всю жизнь смертельному ультрафиолетовому излучению. Таким образом, ученые согласны с тем, что не наблюдают всплесков в нашей домашней галактике.
Источник
История изучения гамма-всплесков
- История изучения гамма-всплесков началась 2 июля 1967 года, когда американские спутники Vela зафиксировали вспышку гамма-излучения, источником которого не могли быть ни испытания ядерного оружия в атмосфере или космосе, ни другие известные тогда гамма-излучатели. Вскоре те же спутники обнаружили ещё пятнадцать необъяснимых гамма-всплесков, после чего учёный Рэй Клебесадел (англ. Ray Klebesadel) из Лос-Аламосской национальной лаборатории впервые опубликовал в открытой печати статью на эту тему под названием «Наблюдения гамма-всплесков космического происхождения» (англ. Observations of Gamma-Ray Bursts of Cosmic Origin).
По мере наблюдения и изучения новых загадочных вспышек космического гамма-излучения, были предложены сотни моделей для объяснения их происхождения. С 1973 по 2001 год было опубликовано более 5300 научных работ на темы, связанные с гамма-всплесками.
Связанные понятия
Планеты, обращающиеся около других звёзд, являются источниками очень слабого света в сравнении с родительской звездой, поэтому прямое наблюдение и обнаружение экзопланет является довольно сложной задачей. Помимо значительной сложности обнаружения такого слабого источника света возникает дополнительная проблема, связанная с тем, что яркость родительской звезды на много порядков превышает звёздную величину планеты, светящуюся отражённым от родительской звезды светом, и, тем самым, делает оптические.
Килонóвая — это астрономическое событие, происходящее в двойных звёздных системах при слиянии двух нейтронных звёзд или нейтронной звезды с чёрной дырой.
Чёрные дыры звёздных масс образуются как конечный этап жизни звезды: после полного выгорания термоядерного топлива и прекращения реакции звезда теоретически должна начать остывать, что приведёт к уменьшению внутреннего давления и сжатию звезды под действием гравитации. Сжатие может остановиться на определённом этапе, а может перейти в стремительный гравитационный коллапс.
Источник
Гамма-всплески
Гамма всплеск в галактике 4C 71,07
Гамма-всплеск – это катаклизм необозримого масштаба, произошедший в отдаленной галактике в миллиардах световых лет от Земли.
Общие сведения о природе явления
Гамма-всплеск (ГВ) – это внезапное и кратковременное повышение силы космического гамма-излучения. Этот колоссальный импульс энергии рождается в далеких галактиках в момент возникновения черной дыры или вспышке сверхновой. Он вызывает к жизни невероятные вселенские процессы, в десятки раз превосходящие мощность и масштабы выброса сверхновой. Нашей планете повезло, что такие явления, за редким исключением, происходят далеко за пределами Галактики. Существуют и короткие гамма-всплески (ГВ). Механизм их происхождения до конца не понят, но известно, что механизм его отличается от длинного гамма-всплеска. Эти катаклизмы появляются в различных частях Вселенной, на космологических, исчисляющихся миллиардами световых лет, расстояниях от нас.
История открытия: как обнаружили гамма-всплески?
Гамма-всплеск GRB 130427A
Первый гамма-всплеск был определен в 1967 году военным спутником Vela. Парадокс открытия заключен в том, что в конце 60-х гг. правительство США потратило миллионы долларов на создание спутников-шпионов для слежения за возможными испытаниями ядерного оружия в СССР. Приборы, размещенные на них, должны были фиксировать возникающее гамма-излучение. И они срабатывали так часто, что военные генералы усомнились в возможности противника провести столько секретных ядерных взрывов. Примитивные приборы не определяли местоположение излучения и не давали информации, где оно возникло – на земле или в космосе. Поняв, что природа изучаемого катаклизма не связана с СССР, военные потеряли к ней интерес, и в 1973 году были опубликованы имеющиеся данные по этому открытию.
Чтобы вычислить расположение ГВ, в 1976 году создали Межпланетную сеть (IPN), позволяющую при взаимодействии детекторов, работающих в унисон, использовать метод триангуляции. Эта организация функционирует и в наши дни. Эксперименты КОНУС, проводимые на космических станциях «Венера», позволили выявить отдельный класс гамма-всплесков, имеющих кратковременный характер, и случайность их появления.
Сбор информации о местоположении явления
Позиции на небе всех гамма-всплесков, обнаруженных в ходе миссии BATSE
После определения космической природы энергетических потоков ученые приступили к поиску источников этого феномена. Сила излучения наводила на мысль о его происхождении в пределах нашей Галактики. Но изучение с помощью BATSE – прибора, созданного для обнаружения гамма-всплесков, установленного на космической обсерватории Комптон, – показало изотропность источников и тенденцию к распределению по всей небесной сфере, а не только в плоскости Млечного пути. Ежедневно фиксировались всплески, но без обнаружения их концентрации в одном месте. Тогда укрепилось мнение о дистанции в миллиарды световых лет между Землей и произошедшими взрывами, создавшими потоки энергии.
Материалы по теме
Сверхновые типа Ia
Открывателем послесвечения в ГВ стала рентгеновская обсерватория BeppoSAX, которую разместили на итальянско-голландском спутнике. Она зафиксировала затихающее излучение в рентгеновском спектре. Это дало возможность телескопам отыскать источник с точностью до секунды. Снимок слабой галактики на этом месте подтвердил теорию о космологической дальности ГВ. С момента запуска в 2004 году спутник вместе с орбитальной обсерваторией Swift стал центром исследований в этой области. На нем установили современную аппаратуру – монитор и телескопы, позволяющие сбор данных в рентгеновском и оптическом спектре. Они предоставили возможность всестороннее изучать гамма-всплески и фиксировать самые значительные события. В 2008 году запустили гамма-телескоп Fermi, который способен отслеживать гамма-кванты в широких диапазонах.
Механизм и классы гамма-всплесков
Наука разделяет этот вид космических энергетических потоков на два типа: короткие и длинные гамма-всплески. Между собой они отличаются временной и спектральной структурой. Механизм появления коротких ГВ связывают с взаимодействием нейтронных звезд и черных дыр. Длинные всплески приписывают эволюции звезды в сверхновую, но не обычную, а перестроившуюся в черную дыру.
Основные характеристики ГВ
У ГВ изучается несколько характеристик: интенсивность излучения, спектр, частота появления, временная структура, направление излучения, суммарное значение потока энергии. Временная структура имеет сложный график. Продолжительность явления меняется в промежутке от сотых частей секунды до сотен секунд. ГВ характеризуются значительной спектральной переменностью в пределах 100-1000 кэВ.
Послесвечение
Гамма-всплеск и вспышка сверхновой. Последовательность изображений, полученных на космическом телескопе Хаббла с 4 декабря 2001 г. по 5 мая 2002 г.
Ученые теоретически объяснили процессы образования эффекта послесвечения. Произошедшее событие (взрыв или слияние звезд) провоцирует возникновение разлетающейся с ультрарелятивистской скоростью оболочки. В отдельных случаях энергетический поток послесвечения сравним с самим всплеском. Его регистрируют, используя оптические и рентгеновские телескопы. Кривые их блеска сложны для изучения, так как они соединяют излучение головной и обратной волн.
Самые значимые ГВ
Материалы по теме
Магнетар
С момента фиксации первого гамма-всплеска в 1967 году ведется их список в хронологическом порядке. В него вошли явления, характеристики которых отличаются от стандартных параметров. Обозначение дат ведется: год, месяц, день.
- Поток энергии с наибольшей яркостью среди первых наблюдаемых – GRB 971214.
- Ближайший из замеченных всплесков – GRB 980425.
- Явление, отличающееся особой яркостью, видимое в оптическом и гамма-диапазоне, – GRB 990123.
- Возникший близко к Земле гамма-всплеск с досконально исследованным послесвечением – GRB 030329.
- Первый выброс энергии от сверхновой, снятый с начала появления, – GRB 060218.
- Ярчайшее послесвечение во Вселенной – GRB 080319.
- Гамма-всплеск, произошедший на наибольшем удалении от Солнечной системы из наблюдаемых, – GRB 090423.
- Явление, имевшее наибольшую длительность, составляющую временной интервал до 12 месяцев, – GRB 110328.
Интересные факты: последствия ГВ для Земли
Гамма-всплеск, произошедший на расстоянии в несколько миллионов св. лет в пределах нашей Галактики, и направление выброса которого будет направленно на Землю, приведет к частичному или полному исчезновению существующих жизненных форм и видов. С такими катаклизмами ученые связывают массовые вымирания, произошедшие 250 млн. лет назад, – тогда погибло 95% обитавших видов. А еще раньше на 200 млн. лет погибло 60% морских обитателей.
Прогнозировать время энергетического удара гамма-всплеска невозможно. Но частота появления в Галактике таких явлений измеряется миллионами лет. Так что сегодня нет поводов для беспокойства о нашем будущем.
‘ alt=»yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7 — Гамма-всплески» title=»Гамма-всплески»>
Похожие статьи
Понравилась запись? Расскажи о ней друзьям!
Источник
Гамма-всплески
Гамма-всплеск – это катаклизм необозримого масштаба, произошедший в отдаленной галактике в миллиардах световых лет от Земли.
Общие сведения о природе явления
Гамма-всплеск (ГВ) – это внезапное и кратковременное повышение силы космического гамма-излучения. Этот колоссальный импульс энергии рождается в далеких галактиках в момент возникновения черной дыры или вспышке сверхновой . Он вызывает к жизни невероятные вселенские процессы, в десятки раз превосходящие мощность и масштабы выброса сверхновой. Нашей планете повезло, что такие явления, за редким исключением, происходят далеко за пределами Галактики. Существуют и короткие гамма-всплески (ГВ). Механизм их происхождения до конца не понят, но известно, что механизм его отличается от длинного гамма-всплеска. Эти катаклизмы появляются в различных частях Вселенной, на космологических, исчисляющихся миллиардами световых лет, расстояниях от нас.
История открытия: как обнаружили гамма-всплески?
Первый гамма-всплеск был определен в 1967 году военным спутником Vela. Парадокс открытия заключен в том, что в конце 60-х гг. правительство США потратило миллионы долларов на создание спутников-шпионов для слежения за возможными испытаниями ядерного оружия в СССР. Приборы, размещенные на них, должны были фиксировать возникающее гамма-излучение. И они срабатывали так часто, что военные генералы усомнились в возможности противника провести столько секретных ядерных взрывов. Примитивные приборы не определяли местоположение излучения и не давали информации, где оно возникло – на земле или в космосе. Поняв, что природа изучаемого катаклизма не связана с СССР, военные потеряли к ней интерес, и в 1973 году были опубликованы имеющиеся данные по этому открытию.
Чтобы вычислить расположение ГВ, в 1976 году создали Межпланетную сеть (IPN), позволяющую при взаимодействии детекторов, работающих в унисон, использовать метод триангуляции. Эта организация функционирует и в наши дни. Эксперименты КОНУС, проводимые на космических станциях «Венера», позволили выявить отдельный класс гамма-всплесков, имеющих кратковременный характер, и случайность их появления.
Сбор информации о местоположении явления
После определения космической природы энергетических потоков ученые приступили к поиску источников этого феномена. Сила излучения наводила на мысль о его происхождении в пределах нашей Галактики. Но изучение с помощью BATSE – прибора, созданного для обнаружения гамма-всплесков, установленного на космической обсерватории Комптон, – показало изотропность источников и тенденцию к распределению по всей небесной сфере, а не только в плоскости Млечного пути. Ежедневно фиксировались всплески, но без обнаружения их концентрации в одном месте. Тогда укрепилось мнение о дистанции в миллиарды световых лет между Землей и произошедшими взрывами, создавшими потоки энергии.
Открывателем послесвечения в ГВ стала рентгеновская обсерватория BeppoSAX, которую разместили на итальянско-голландском спутнике. Она зафиксировала затихающее излучение в рентгеновском спектре. Это дало возможность телескопам отыскать источник с точностью до секунды. Снимок слабой галактики на этом месте подтвердил теорию о космологической дальности ГВ. С момента запуска в 2004 году спутник вместе с орбитальной обсерваторией Swift стал центром исследований в этой области. На нем установили современную аппаратуру – монитор и телескопы, позволяющие сбор данных в рентгеновском и оптическом спектре. Они предоставили возможность всестороннее изучать гамма-всплески и фиксировать самые значительные события. В 2008 году запустили гамма-телескоп Fermi, который способен отслеживать гамма-кванты в широких диапазонах.
Механизм и классы гамма-всплесков
Наука разделяет этот вид космических энергетических потоков на два типа: короткие и длинные гамма-всплески. Между собой они отличаются временной и спектральной структурой. Механизм появления коротких ГВ связывают с взаимодействием нейтронных звезд и черных дыр. Длинные всплески приписывают эволюции звезды в сверхновую, но не обычную, а перестроившуюся в черную дыру.
Основные характеристики ГВ
У ГВ изучается несколько характеристик: интенсивность излучения, спектр, частота появления, временная структура, направление излучения, суммарное значение потока энергии. Временная структура имеет сложный график. Продолжительность явления меняется в промежутке от сотых частей секунды до сотен секунд. ГВ характеризуются значительной спектральной переменностью в пределах 100-1000 кэВ.
Послесвечение
Ученые теоретически объяснили процессы образования эффекта послесвечения. Произошедшее событие (взрыв или слияние звезд) провоцирует возникновение разлетающейся с ультрарелятивистской скоростью оболочки. В отдельных случаях энергетический поток послесвечения сравним с самим всплеском. Его регистрируют, используя оптические и рентгеновские телескопы. Кривые их блеска сложны для изучения, так как они соединяют излучение головной и обратной волн.
Самые значимые ГВ
С момента фиксации первого гамма-всплеска в 1967 году ведется их список в хронологическом порядке. В него вошли явления, характеристики которых отличаются от стандартных параметров. Обозначение дат ведется: год, месяц, день.
- Поток энергии с наибольшей яркостью среди первых наблюдаемых – GRB 971214.
- Ближайший из замеченных всплесков – GRB 980425.
- Явление, отличающееся особой яркостью, видимое в оптическом и гамма-диапазоне, – GRB 990123.
- Возникший близко к Земле гамма-всплеск с досконально исследованным послесвечением – GRB 030329.
- Первый выброс энергии от сверхновой, снятый с начала появления, – GRB 060218.
- Ярчайшее послесвечение во Вселенной – GRB 080319.
- Гамма-всплеск, произошедший на наибольшем удалении от Солнечной системы из наблюдаемых, – GRB 090423.
- Явление, имевшее наибольшую длительность, составляющую временной интервал до 12 месяцев, – GRB 110328.
Интересные факты: последствия ГВ для Земли
Гамма-всплеск, произошедший на расстоянии в несколько миллионов св. лет в пределах нашей Галактики, и направление выброса которого будет направленно на Землю, приведет к частичному или полному исчезновению существующих жизненных форм и видов. С такими катаклизмами ученые связывают массовые вымирания, произошедшие 250 млн. лет назад, – тогда погибло 95% обитавших видов. А еще раньше на 200 млн. лет погибло 60% морских обитателей.
Прогнозировать время энергетического удара гамма-всплеска невозможно. Но частота появления в Галактике таких явлений измеряется миллионами лет. Так что сегодня нет поводов для беспокойства о нашем будущем.
Источник