Темний гамма-промінь лопнув GRB020819. Кредит зображення: Keck. Натисніть, щоб збільшити
Практично все, що ми знаємо про Всесвіт, приходить до нас через агентство світла. На відміну від матерії, світло однозначно підходить для подорожі величезними відстанями по космосу до наших інструментів. Однак більшість астрономічних явищ є стійкими і повторюваними - ми можемо розраховувати на те, щоб вони «зависали» для тривалого спостереження або «поверталися навколо» регулярно. Але це не так для вибухів гамма-променів (GRB) - тих загадкових космологічних подій, які перезаряджають фотони (і суб-атомні частинки) з абсурдно високими рівнями енергії.
Перший виявлений небесний ГРБ стався під час моніторингу договору ядерної зброї у 1967 році. Ця подія потребувала років аналізу, перш ніж було підтверджено її позаземне походження. Після цього відкриття були застосовані примітивні методи тріангуляції за допомогою детекторів, розміщених на різних космічних зондах всередині міжпланетної мережі (IPN). Такі методи вимагали значної кількості скорочень та унеможливлювали миттєве спостереження за допомогою наземних інструментів. Незважаючи на затримки, було занесено до каталогів сотні джерел гамма-променів. Сьогодні - навіть за допомогою Інтернету - все-таки знадобиться кілька днів, щоб реагувати, використовуючи підхід виявлення типу IPN.
Все це почало змінюватися в 1991 році, коли НАСА вивела в космос Обсерваторію Гамма-Рей Облтон (CGRO), використовуючи космічний човник Атлантида в рамках програми "Великі обсерваторії". Протягом чотирьох місяців сканування неба CGRO дала зрозуміти астрономам, що Всесвіт майже щодня зазнає спорадичні та широко розповсюджені пароксизми гамма-променів - пароксизми, спричинені катаклізматичними подіями, що спричиняють величезну кількість гамма та інших високоенергетичних випромінювань у межах безодня простору-часу.
Але у CGRO було одне головне обмеження - хоча воно могло швидко виявляти гамма-промені та оповіщати астрономів, воно не було особливо точним, де такі події трапляються у космосі. Через це велике «коло помилок» астрономи не змогли знайти видиме світло «післясвічення» таких подій. Незважаючи на це обмеження, CGRO продовжував виявляти сотні безперервних, періодичних та епізодичних джерел гамма-променів - у тому числі наднових, пульсарів, чорних дір, квазарів і навіть самої Землі! Тим часом CGRO також виявила щось несподіване - певні пульсари діяли як вузькосмугові передавачі гамма-променів, не супроводжуючи видимого світла, - і в цьому лежало перше відчуття астрономом "темних" GRB.
Сьогодні ми знаємо, що «темні пульсари» - не єдині «темні» джерела гамма-променів у Всесвіті. Астрономи визначили, що деяка невелика частина епізодичних (одноразових) ГРБ також недостатньо видимого світла, і вони - як і всі, котрих лоскочує незвичне та незрозуміле - хочуть знати, чому. Насправді GRB настільки унікальні, що часто можуть чути прихильників, які говорять: "Коли ви бачили одну GRB, ви бачили одну GRB".
Першим супутником, який спростив оптичне виявлення післясвітінь GRB, став BeppoSAX. Розроблений італійським космічним агентством в середині 1990-х, BeppoSAX запустив 30 квітня 1996 року з мису Канаверал і продовжував виявляти та визначати джерела рентгенівських випромінювань до 2002 року. Коло помилок BeppoSax було досить малим, щоб оптичні астрономи могли швидко відстежувати багато GRB післясвічі для детального вивчення у видимому світлі за допомогою наземних приладів.
29 квітня 2003 року BeppoSAX знову ввійшов в атмосферу Землі, але до цього часу заміна NASA (HETE-2 - високоенергетичний перехідний провідник-2) вже кілька років перебувала на станції на низькоземній орбіті. Прилад на HETE-2 (його перше втілення HETE не вдалося відокремити від третьої стадії своєї ракети Пегас у 1996 році) розширив діапазон рентгенівського виявлення і забезпечив ще більш жорсткі кола помилок - саме те, що астрономам потрібно було покращити час їх реакції в розміщення підсвічування GRB.
Через два роки і кілька місяців (понеділок, 19 серпня 2002 р.) HETE-2 розпочав дзвіночки, оскільки сильне джерело гамма-променів було виявлено десь біля голови сузір'я Риби Риби. Ця подія (позначена GRB 020819) призвела до того, що серія астрономічних обсерваторій почала захоплювати радіочастотні, ближньо інфрачервоні та видимі світлові фотони, намагаючись визначити, де саме відбулася подія, і допомогти зрозуміти явище, що її веде.
Згідно з доповіддю "Радіо Засвіт та Галактика темних GRB 020819", опублікованій 2 травня 2005 року міжнародною групою слідчих (включаючи Пал Якобссон з Інституту Нільса Бор, Копенгаген, Данія, яка підтверджувала цю статтю), протягом 4 годин після виявлення 1-метрового телескопа Siding Spring Observatory (SSO) в Австралії було повернуто в область простору менше 1/7 видимого діаметра Місяця. Через 13 годин другий, трохи більший прилад - 1,5-метровий блок P60 на Mt. Паломар - теж приєднався до погоні. Жоден прилад - незважаючи на захоплення світла таким слабким, як величина 22 - не вловив нічого незвичного для цього простору. Однак велика і надзвичайно фотогенічна випромінена спіральна галактика на величину 19,5 градусів непогано потрапила в рамки своїх інструментів.
П'ятнадцять днів пізніше 10-метровий інструмент Keck ESI на Мауна-Кеа, Гаваї зобразив той самий регіон у синьому та червоному світлі аж до величини 26,9. На цій оптичній глибині чітке 24-кратне "крапне" (яке, як підозрюється, є зоною утворення зір ІІІ) можна було побачити за 3 дуги секунди на північ від спіральної галактики. Остаточна спроба виявити що-небудь далі було зроблено 1 січня 2003 року - знову використовуючи метр Keck 10. Зміни в оптичному світлі, що виходить з області GRB 020819, не було помічено. Все це підтвердило, що жодне видиме післясвічення не супроводжувалося спалахом гамма-променів, виявленим HETE-2, на 134 дні раніше. У слідчої групи був «темний вибух гамма-випромінювання». Пізніше постане завдання з'ясувати, що це за чорт - чи, принаймні, не було ...
Періодично протягом циклу оптичного та ближнього інфрачервоного огляду область вибуху контролювалася на радіохвильових частотах. Використовуючи VLA (Дуже великий масив - складається з 27-ти конфігурованих 25 Y страв, розташованих в п'ятдесяти милях на захід від Сокорро, штат Нью-Мексико), команді вдалося зафіксувати зменшений слід випромінювання 8,48 ГГц і визначити його місцевість.
Перші радіохвилі від GRB 020819 були зібрані через 1,75 дня після оповіщення HETE-2. До дня 157 р. Енергетичні рівні знижувалися до тієї точки, коли джерело вже не можна було впевнено бачити. Однак до цього моменту його розташування було визначене "краплею" три дуги на північ від ядра раніше невідомі спіральної галактики. На жаль - через його слабкість - відстань до самої краплі не можна було визначити спектрографічно - проте було виявлено, що галактика лежить приблизно на 6,2 кВт і користується «високою впевненістю» в плані стосунків із джерелом.
В результаті таких досліджень зараз астрономи все більше і більше дізнаються про клас катаклізматичних подій, в результаті яких виникають масивні потоки фотонів високої та низької енергії, при цьому майже повністю пропускаються проміжні частоти - такі як ультрафіолетове, видиме та ближнє інфрачервоне світло. Чи є щось, що могло б пояснити це?
На основі навчання з GRB 020819, команда дослідила три моделі удару вогнем кулі про те, як можуть виникати темні GRB. З трьох (рівномірне розширення високоенергетичних газів у однорідне середовище, рівномірне розширення у стратифікованому середовищі та коліматований струмінь, що проникає у середовищі будь-якого типу), найкраще відповідати поведінці GRB 020819 було рівномірне розширення газів високої енергії. в однорідне середовище інших газів (модель, вперше запропонована астрофізиком Р. Сарі та ін. в 1998 р.). Цінністю цієї моделі ізотропного розширення є (за словами дослідницької групи), що "потрібно згадати лише скромну кількість вимирання", щоб пояснити відсутність видимого світла.
На додаток до звуження діапазону можливих сценаріїв, пов'язаних із темними GRB, команда зробила висновок, що “GRB 020819, відносно поруч, вибух, є лише одним із двох із 14 GRB, локалізованих у межах (2 дугових хвилин за допомогою) HETE-2, що робить не мають повідомленого ОА. Це підтверджує нещодавнє твердження, що фракція темного вибуху є значно нижчою, ніж було запропоновано раніше, і може становити 10%. "
Автор Джефф Барбур
