Ученые обнаружили самую яркую вспышку во Вселенной
Ни для кого из нас не секрет, что в космосе постоянно происходят разные события. Недавно ученые обнаружили самый яркий свет во Вселенной, который появился в результате двух больших космических взрывов, называемых гамма-всплесками. Напомним, что гамма-всплески — это короткие вспышки самой энергичной формы света во Вселенной. Чтобы захватить поток сверхвысокой энергии, астрономам пришлось действовать быстро. Им удалось направить телескопы к взрыву всего через 50 секунд после того, как спутники NASA обнаружили его. Однако как именно гамма-всплески производят свет сверхвысокой энергии остается загадкой. Астрономы надеются, что результаты нового исследования, опубликованного в журнале Nature, помогут найти ответы на эти сложные вопросы.
Предположения исследователе о гамма-всплесках получили подтверждение
Гамма-всплески — еще одна загадка Вселенной
Два сильных взрыва в галактиках за миллиарды световых лет от Земли недавно стали причиной самой яркой вспышки света во Вселенной. Первый всплеск телескопы зафиксировали в июле 2018 года. Второй всплеск был обнаружен в январе, а свет всплеска содержал примерно в 100 миллиардов раз больше энергии, чем свет, который может увидеть человек. Гамма-всплески появляются без предупреждения и длятся всего несколько секунд, поэтому астрономам пришлось действовать быстро. Всего через 50 секунд после того, как спутники заметили январский взрыв, телескопы на Земле повернулись, чтобы поймать поток тысяч световых частиц. То, что удалось зарегистрировать специалистам, это фотоны света с самой высокой энергией, когда-либо обнаруженной при гамма-всплеске. Полученные результаты изучили более 300 ученых по всему миру, как сообщают исследователи в пресс-релизе.
Обсудить какие еще загадки скрывают в себе гамма-всплески можно с участниками нашего-Telegram чата
Гамма-всплески происходят почти каждый день без предупреждения, и длятся всего несколько секунд. И все же взрывы высокой энергии остаются для ученых загадкой. Астрономы считают, что они происходят от сталкивающихся нейтронных звезд или от сверхновых — событий, в которых у звезд заканчивается топливо, они поддаются собственной гравитации и коллапсируют в черные дыры. Гамма-всплески — это самые мощные взрывы, известные во Вселенной, и они обычно выделяют больше энергии всего за несколько секунд, чем наше Солнце за всю свою жизнь. Они могут просвечивать почти всю видимую Вселенную. Интересным является и то, что после кратких интенсивных извержений гамма-лучей следуют часы или дни послесвечения. Так, телескопы наблюдали низкоэнергетические лучи, которые исходят от первоначального взрыва и послесвечения. Многое из того, что исследователи узнали о гамма-всплесках за последние пару десятилетий, было получено в результате наблюдения их послесвечения при более низких энергиях. Однако в прошлом ученым не удавалось уловить свет сверхвысоких энергий.
Успеть за 50 секунд
14 января два спутника NASA обнаружили взрывы в галактике на расстоянии более 4 миллиардов световых лет. В течение 22 секунд эти космические телескопы — телескоп обсерватории им. Нила Герела и Космический телескоп гамма-излучения Ферми — передали координаты всплеска астрономам по всей Земле. В течение 27 секунд после получения координат астрономы на Канарских островах повернули два телескопа Черенкова (MAGIC) по указанным координатам. В течение следующих 20 минут фотоны буквально наполнили телескопы, что привело к новым открытиям о некоторых из самых неуловимых свойств гамма-всплесков.
Гамма-всплески были обнаружены поэтапно
Фотоны, обнаруженные в результате гамма-всплеска шестью месяцами ранее, в июле 2018 года, были не такими энергичными и многочисленными, как фотоны от январского взрыва. Однако, благодаря предыдущим наблюдениям, исследователи сделали вывод о том, что поток высокоэнергетического света возник через 10 часов после первоначального взрыва, а послесвечение длилось еще два часа. В новой работе астрономы предположили, что электроны могли рассеивать фотоны, увеличивая их энергию. Ученые давно подозревали, что рассеяние фотонов было одним из способов, с помощью которых гамма-всплески генерировали так много сверхвысокочастотного света в фазе послесвечения, теперь же, предположения специалистов подтверждены наблюдениями. В будущем ученые ожидают получить больше информации о гамма-всплесках.
Источник
Ученые выяснили причину ярчайшей вспышки во Вселенной
В июне прошлого года астрономы стали свидетелями ярчайшей вспышки, когда-либо наблюдавшейся у сверхновой. Яркость этой вспышки была настолько высокой, что на пике она в 20 раз превышала яркость света, производимого всей нашей галактикой.
Однако завершившийся анализ собранных данных этого события, получившего название ASASSN–15lh, указывает на то, что это не была вспышка сверхновой. Это событие было гораздо более редкого порядка: смертельная агония звезды, которая подошла слишком близко к сверхмассивной черной дыре и была разорвана на части.
Обычно, когда звезда с достаточной массой достигает конца своего естественного жизненного цикла, она становится сверхновой, теряя весь запас топлива для поддержания термоядерной реакции или аккумулируя слишком много материи. Это самые большие взрывы в космосе, поэтому яркость ASASSN–15lh, которая оказалась в два раза выше показателя предыдущего рекордсмена, очень заинтересовала все астрономическое сообщество.
Звезды – они как люди. Достигают конца своего естественного жизненного цикла только тогда, когда с ними в рамках этого пути ничего не происходит. И по мнению команды астрономов под руководством Гиоргоса Лилудаса из израильского Института Вейцмана, кульминацией для ASASSN–15lh явилось крайне неординарное событие.
Этот диск вращающейся материи состоит из остатков солнцеподобной звезды, которая была растерзана гравитационными силами черной дыры
«Мы наблюдали за объектом на протяжении 10 месяцев и пришли к выводу, что объяснение столь яркой вспышки не может заключаться в простом рождении сверхновой звезды экстраординарной яркости», — говорит Лилудас.
«Результаты наших наблюдений указывают на то, что это событие, вероятнее всего, было вызвано быстровращающейся сверхмассивной черной дырой и звездой малой массы, которая этой дырой была разорвана на части».
Событие ASASSN–15lh произошло в галактике, расположенной примерно в 4 миллиардах световых лет от Земли. Команда астрономов предполагает, что сверхмассивная черная дыра находится в самом центре одной из систем этой галактики и притянула к себе одну из ее звезд.
Когда звезда слишком близко приближается к черной дыре подобного размера, ее в буквальном смысле разрывает на части под действием приливообразующих сил, когда очень мощные гравитационные силы в прямом смысле растягивают (вытягивают) материю. Это событие также носит название «спагеттификации». Однако для того, чтобы разрушить звезду, подобную ASASSN–15lh, черна дыра, чья масса, по мнению ученых, как минимум в 100 миллионов раз больше массы нашего Солнца, «должна являться совсем не очередной ординарной черной дырой».
«Разрушение небесного тела под действием приливообразующих сил, о которых мы говорим, невозможно без участия быстровращающейся сверхмассивной черной дыры», — говорит Николас Стоун из Колумбийского университета, один из участников научной команды.
«Мы считаем, что событие ASASSN–15lh произошло именно благодаря наличию конкретного типа черной дыры».
Объясняют это ученые тем, что невращающиеся черные дыры не обладают достаточно мощными для такой возможности гравитационными силами за пределами своего горизонта событий – границы их неизбежного гравитационного притяжения. Однако вращающиеся черные дыры, которые также называют черными дырами Керра, обладают гораздо большей силой.
Если предположение верно и именно это событие имело место, то невероятная яркость ASASSN–15lh является результатом коллапса звезды, разорванной на части черной дырой, как это показано на видео ниже.
При этом процессе происходит спагеттификация материи самой звезды, которая сначала растягивается, а затем сталкивается с собой же, генерируя при этом невероятный объем тепла и яркую вспышку света, которую ученые приняли за самую яркую из когда-либо наблюдавшихся вспышку сверхновой.
Несмотря на то, что ученые понимают, что это только лишь гипотеза, наблюдения, проведенные с помощью Очень большого телескопа Европейской южной обсерватории, а также космического телескопа «Хаббл», показали наличие не только тепла, но и ультрафиолетового излучения в обсуждаемой системе, что ставит под сомнение теорию о сверхъяркой сверхновой.
Кроме того, ученых заинтересовала относительная пустота системы, где произошло событие ASASSN–15lh.
«Мы всегда находим сверхновые в очень голубых галактиках, являющихся своего рода звездными колыбелями, полными молодых и массивных звезд, глядя на которые кажется, что они готовы вот-вот взорваться», — объясняет Лилудас.
«Но конкретно эта галактика красная и кажется мертвой. Она очень большая. При первом взгляде сразу сложно-то и подумать, что здесь есть звезды, готовые переродиться в сверхновые. Это опять же очередной плюс в копилку опровержений гипотезы о взрыве сверхновой, о котором говорилось в прошлом году».
Теперь, когда мы знаем, что никакой вспышки сверхновой здесь не было и всему виной является разрушение звезды под действием приливообразующих сил черной дыры, — дела становятся еще интереснее. Особенно если учесть, что это всего лишь десятый известный астрономии случай подобного события и, более того, это первый раз, когда ученые использовали его для примерного подсчета вращения сверхмассивной черной дыры.
«Это открытие — как открытие нового вида динозавра», — говорит Энди Хауэлл из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре.
«Теперь у нас есть нужные инструменты, и мы знаем, куда нужно смотреть. Мы собираемся найти больше подобных событий и лучше понять их специфику и распространенность. Прямо-таки не терпится больше узнать о черных дырах и звездных катаклизмах!»
Источник
Астрономы зафиксировали самую яркую вспышку во Вселенной
Международной команде астрономов удалось зарегистрировать самую яркую вспышку в космосе из когда-либо наблюдаемых в истории астрономических наблюдений. Загадочный взрыв произошёл в галактике, расположенной в миллиардах световых лет от Солнечной системы. По словам учёных, мощности образовавшегося гамма-излучения достаточно, чтобы «подсветить» всю наблюдаемую вселенную.
Всплеск гамма-излучения (GRB), зафиксированный космическими телескопами NASA, предположительно вызван космическим катаклизмом: например, коллапсом звезды при падении в чёрную дыру или образованием сверхновой.
«Гамма-всплески — это самые мощные взрывы, известные во Вселенной, и они обычно выделяют больше энергии всего за несколько секунд, чем наше Солнце за всю свою жизнь. Они могут просвечивать почти всю видимую вселенную», — отметил астрофизик Дэвид Берге.
Вспышка гамма-излучения длится считанные секунды или минуты. За ней следует «послесвечение» в рентгеновском, ультрафиолетовом, видимом, инфракрасном, микроволновом и радиодиапазонах, которое можно наблюдать в течение нескольких месяцев или даже лет.
Подобные всплески, по словам учёных, происходят в космосе сравнительно часто. Вспышка GRB 190114C была зарегистрирована 14 января 2019 года. В течение нескольких секунд информация была передана со спутников в обсерватории по всему миру. В исследовании приняли более 300 астрономов.
По данным исследователей, это был самый мощный источник излучения, в 100 миллиардов раз более насыщенный, чем весь свет, видимый человеческому глазу. GRB 190114C стал самым ярким из всех известных человечеству источником света во Вселенной. Для науки подобные явления представляют ценность в качестве своеобразного индикатора происходящих в космосе катастрофических событий.
Источник
Ярчайшая во Вселенной вспышка побила все рекорды
Длинные гамма-всплески – самые яркие вспышки во Вселенной. Однако новый космический катаклизм невероятен даже по их меркам. Энергия квантов гамма-излучения превышала обычную для этих процессов в тысячи раз. Теперь астрономам предстоит разобраться в механизмах явления.
Открытие описано в научной статье, опубликованной в журнале Nature коллаборацией телескопа MAGIC.
«Вести.Наука» (nauka.vesti.ru) подробно рассказывали о длинных гамма-всплесках. Напомним, что это вспышки продолжительностью в десятки секунд или несколько минут. За это время испускается энергия, равная энерговыделению Солнца за всё время его существования. Учёные полагают, что эти гамма-всплески вызываются вспышками сверхновых особого типа. Существуют также короткие гамма-всплески, происходящие при столкновениях нейтронных звёзд, но далее мы будем говорить только о длинных.
Гамма-всплеск – это вспышка гамма-лучей с энергиями в десятки мегаэлекронвольт на фотон. За ним следует послесвечение, которое длится гораздо дольше. В это время испускается электромагнитное излучение всех диапазонов, от радиоволн до опять же гамма-квантов. Механизм его генерации давно изучен: электромагнитные волны испускаются заряженными частицами, движущимися в магнитном поле с околосветовыми скоростями. Причём гамма-кванты в послесвечении имеют гораздо большую энергию, чем в самом всплеске: в десятки гигаэлекронвольт.
Теоретики уже 15 лет говорят о том, что при столь масштабном катаклизме должны происходить явления, которые порождают в тысячу раз более энергичные кванты: порядка тераэлектронвольт. Назывался и возможный механизм: обратное комптоновское рассеяние, когда электроны передают свою энергию фотонам (забегая вперёд, скажем, что здесь астрофизиков ждал сюрприз). Однако до сих пор кванты с подобными энергиями никогда не обнаруживались в излучении гамма-всплесков.
«Высокоэнергетические гамма-всплески с энергиями [гамма-квантов] в области тераэлектронвольт – триллионов электронвольт – были предсказаны теоретически. Астрономы искали такие мощные вспышки в течение 15 лет, – рассказывает соавтор статьи Масахиро Теcима (Masahiro Teshima) из Токийского университета. – Моя международная команда и я с гордостью объявляем об открытии первого гамма-всплеска с наблюдаемой энергией до одного тераэлектронвольта, безусловно, самой высокой энергии фотонов, когда-либо обнаруженных в гамма-всплеске».
Яркое во всех смыслах событие произошло 14 января 2019 года, благодаря чему получило обозначение GRB190114C. Первыми его зафиксировали две орбитальные гамма-обсерватории: Neil Gehrels Swift и Fermi. Они сразу же передали данные другим инструментам, в частности, паре телескопов MAGIC.
MAGIC – это атмосферные черенковские телескопы. «Вести.Наука» подробно рассказывали о том, как работают подобные инструменты. Напомним вкратце, что они фиксируют вспышки света, которые возникают, когда энергичные гамма-кванты вторгаются в верхние слои атмосферы Земли.
«Отслеживание гамма-всплесков с Земли – трудная задача, – поясняет Размик Мирзоян (Razmik Mirzoyan) из Физического института Общества имени Макса Планка, сотрудник проекта MAGIC. – Эти вспышки могут в любой момент зажечься где-нибудь на небе и быстро исчезнуть вновь. Вот почему телескопы MAGIC оснащены полностью автоматизированной системой обработки сигналов со спутников (то есть орбитальных гамма-обсерваторий – прим. ред.)».
Система отреагировала с впечатляющей оперативностью.
«Несмотря на то, что вес каждого из них составляет 64 тонны, телескопы могут за короткое время повернуться к новым целям на небе. Во время нынешнего гамма-всплеска прошло всего 27 секунд от первого предупреждения [до начала наблюдений на MAGIC]», – делится цифрами Мирзоян.
Через минуту после собственно всплеска началось послесвечение. В первые полминуты эта область неба была в сотню раз ярче Крабовидной туманности, самого яркого постоянного гамма-источника на земном небе. В течение 20 минут MAGIC фиксировал, как в атомы атмосферы врываются гамма-кванты с беспрецедентными энергиями 0,3–1 тераэлектронвольт. После этого послесвечение быстро угасло: уже через 30 минут после взрыва его интенсивность упала ниже уровня чувствительности телескопа.
За короткое время ещё два десятка наземных и космических обсерваторий обратились к этой точке неба. В их числе был знаменитый «Хаббл», благодаря которому была определена родительская галактика гамма-всплеска.
«Наблюдения «Хаббла» показывают, что этот конкретный взрыв произошёл в очень плотной среде, прямо посреди яркой галактики в пяти миллиардах световых лет от нас. Это действительно необычно и заставляет предполагать, что именно из-за этого местоположения в сконцентрированной среде было сгенерировано это исключительно мощное излучение», – объясняет соавтор статьи Эндрю Леван (Andrew Levan) из Университета Неймегена в Нидерландах.
Кроме того, родительская звёздная система гамма-всплеска сталкивается с другой галактикой. Это также могло повлиять на характеристики вспышки.
Механизм генерации рекордных гамма-квантов пока остаётся загадкой. Обратное комптоновское рассеяние, на которое уповали теоретики, не подходит: в этом случае интенсивность излучения должна падать быстрее, чем реально наблюдалось. Кроме того, непонятно, почему поведение и яркости, и спектральных характеристик в гамма- и рентгеновском диапазоне было похожим несколько часов подряд. Экспертам только предстоит разобраться, что всё это означает.
К слову, на самом большом в мире атмосферном черенковском телескопе HESS в 2018 году обнаружили гамма-всплеск GRB 180720B, гамма-кванты которого тоже имели необычайно высокую энергию, но всё же значительно меньше, чем у GRB190114C. Зато послесвечение у GRB 180720B было необычно долгим: гамма-источник был виден целых 18 дней. До этого предполагалось, что подобное излучение невозможно наблюдать так долго.
«Обнаружение тераэлектронвольтного гамма-излучения от гамма-всплесков было чрезвычайно сложной задачей, хотя оно и ожидалось. Теперь это было наконец впервые реализовано после многих лет технических улучшений и самоотверженных усилий, – заключает Тесима. – Продолжение работы с существующими гамма-телескопами, а также с новым строящимся массивом черенковских телескопов обещает дать новое физическое представление о самых ярких электромагнитных вспышках во Вселенной».
К слову, ранее «Вести.Наука» писали о звезде, которая уже готова взорваться, породив гамма-всплеск. Также мы писали о самом мощном взрыве в наблюдаемой Вселенной.
Источник