Художник ілюструє чорну діру, що споживає нейтронну зірку. Кредитний імідж: Дана Беррі / NASA. Натисніть, щоб збільшити
Вчені розгадали 35-річну таємницю походження потужних спалахів світла, що розділяються на секунду, під назвою коротких спалахів гамма-променів. Ці спалахи, яскравіші за мільярд сонців, але тривалістю всього кілька мілісекунд, були просто занадто швидкими, щоб зловити… до цих пір.
Якщо ви здогадалися, що задіяна чорна діра, ви принаймні наполовину праві. Короткі вибухи гамма-променів виникають в результаті зіткнення між чорною дірою і нейтронною зіркою або між двома нейтронними зірками. За першим сценарієм чорна діра стикається з нейтронною зіркою і зростає більше. У другому сценарії дві зірки нейтронів створюють чорну діру.
Вибухи гамма-променів, найпотужніші відомі вибухи, вперше були виявлені наприкінці 1960-х. Вони випадкові, швидкоплинні і можуть виникати з будь-якої області неба. Спробуйте знайти місце спалаху камери десь на величезному спортивному стадіоні, і у вас з’явиться відчуття проблеми, з якою стикаються мисливці за вибухом гамма-випромінювань. Розгадування цієї таємниці займало безпрецедентну координацію вчених, використовуючи безліч наземних телескопів та супутників NASA.
Два роки тому вчені виявили, що довші вибухи, тривалістю понад дві секунди, виникають від вибуху дуже масивних зірок. Близько 30 відсотків вибухів короткий і менше двох секунд.
З травня було виявлено чотири коротких вибуху гамма-випромінювання. Два з них представлені у чотирьох працях у 6 жовтня випуску Nature. Один вибух, що відбувся з липня, надає докази «куріння» для підтвердження теорії зіткнення. Черговий вибух піде на крок далі, надаючи мучні, вперше свідчення того, що чорна діра з'їдає нейтронну зірку - спочатку розтягує нейтронну зірку на півмісяць, ковтаючи її, а потім потягуючи крихти розбитої зірки за хвилини та години, які слідували.
Ці відкриття також можуть допомогти у прямому виявленні гравітаційних хвиль, ніколи раніше не помічених. Такі злиття створюють гравітаційні хвилі або пульсації в просторі. Короткі вибухи гамма-променів можуть вказувати вченим, коли і де шукати брижі.
"Вибухи гамма-променів взагалі, як відомо, важко вивчити, але найкоротші з них були поруч із неможливим закріпити", - сказав доктор Ніл Герельс з Центру космічних польотів NASA Goddard у Ґрінбелті, штат Вірджинія, головний дослідник супутника супутника НАСА Свіфт. та головний автор у одному з доповідей Nature. «Все, що змінилося. Зараз у нас є інструменти для вивчення цих подій ».
Супутник Свіфта 9 травня виявив короткий вибух, а 9 липня NASA, високоенергетичний дослідник перехідних процесів (HETE), виявив ще один вибух. Свіфт та HETE швидко та автономно передавали координати вибуху вченим та обсерваторіям за допомогою мобільного телефону, буфера та електронної пошти.
Подія 9 травня ознаменувалась вперше вченими ідентифікували післясвічення для короткого сплеску гамма-випромінювання, що зазвичай спостерігається після тривалих вибухів. Це відкриття стало предметом прес-релізу NASA 11 травня. Нові результати, опубліковані в «Nature», являють собою ретельний аналіз цих двох сплеску, що підривається, що підтверджує походження коротких вибухів.
"Ми мали уявлення, що короткі вибухи гамма-випромінювання сталися від нейтронної зірки, що врізається в чорну діру або іншої нейтронної зірки, але ці нові виявлення не залишають сумнівів", - сказав доктор Дерек Фокс з штату Пенн, головний автор одного доповіді Nature деталізація багатохвильового спостереження.
Команда Фокса виявила рентгенівське світіння 9 липня в результаті рентгенівської обсерваторії Чандра НАСА. Команда під керівництвом проф. Йенса Хьорта з Копенгагенського університету потім визначила оптичне відсвічення за допомогою датського 1,5-метрового телескопа в обсерваторії Ла Сілла в Чилі. Потім команда Фокса продовжила свої дослідження післясвічення за допомогою космічного телескопа Хаббла НАСА; телескопи du Pont і Swope у Лас-Кампані, Чилі, фінансуються Інститутом Карнегі; телескоп Subaru на Мауна-Кеа, Гаваї, керований Національною астрономічною обсерваторією Японії; і Дуже великий масив, протяжність 27 радіотелескопів поблизу Сокорро, штат Нью-Йорк, керований Національною обсерваторією радіоастрономії.
Багатохвильове спостереження за вибухом 9 липня під назвою GRB 050709 надало всі фрагменти головоломки для розгадування короткої таємниці вибуху.
"Потужні телескопи не виявили жодної наднової, коли вибух гамма-випромінювання зів'яв, сперечаючись проти вибуху масивної зірки", - сказав доктор Джордж Рікер з головного дослідника HITE і співавтор іншої статті Nature. "Вибух 9 липня був схожий на собаку, яка не гавкала".
Рікер додав, що вибух 9 липня і, ймовірно, вибух 9 травня розташовані на околиці їхніх галактик, де очікуються старі об'єднання бінарних файлів. Коротких вибухів гамма-випромінювання не очікується в молодих, зіркоутворюючих галактиках. Потрібно мільярди років, щоб дві масивні зірки, поєднані у бінарній системі, спочатку еволюціонували до фази чорної діри або нейтронної зірки, а потім до злиття. Перехід зірки до чорної діри чи нейтронної зірки передбачає вибух (наднову), який може виштовхнути бінарну систему далеко від її походження та назустріч краю її галактики-господаря.
Цей вибух 9 липня, а пізніше 24 липня показав унікальні сигнали, які вказують не просто на будь-яке старе злиття, а, точніше, на чорну діру - злиття нейтронної зірки. Вчені побачили сплески рентгенівського світла після початкового вибуху гамма-випромінювання. Частка швидкого гамма-випромінювання, ймовірно, є сигналом про чорну діру, ковтаючу більшу частину нейтронної зірки. Сигнали рентгенівських променів через кілька хвилин до наступних годин можуть бути крихтами матеріалу нейтронної зірки, що потрапляє в чорну діру, схоже на десерт.
І є більше. Злиття створюють гравітаційні хвилі, брижі в просторі, передбачені Ейнштейном, але ніколи не виявляються безпосередньо. Вибух 9 липня пройшов близько двох мільярдів світлових років. Велике злиття ближче до Землі могло б виявити Лазерний інтерферометр Національної наукової фундації «Гравітаційно-хвильова обсерваторія» (LIGO). Якщо Свіфт виявить поруч короткий вибух, вчені LIGO можуть повернутися назад і перевірити дані з точним часом та місцем розташування.
"Це хороша новина для LIGO", - сказав доктор Альберт Лаццаріні, з лабораторії LIGO в Caltech. «Зв'язок між короткими вибухами та злиттями фірм збільшує прогнозовані ставки для LIGO, і вони, схоже, знаходяться в кінці попередніх оцінок. Також спостереження дають заплутані натяки на злиття чорної діри - нейтронних зірок, які раніше не були виявлені. Під час майбутнього спостереження LIGO ми можемо виявити гравітаційні хвилі від такої події. "
Злиття чорної діри - нейтронна зірка породжувало б сильніші гравітаційні хвилі, ніж дві зливаються нейтронні зірки. Питання зараз полягає в тому, наскільки поширені і наскільки тісні такі злиття. Swift, запущений у листопаді 2004 року, може дати цю відповідь.
Оригінальне джерело: NASA News Release
