Кредитний імідж: ESO
Вибухи гамма-променів - одні з найбільших вибухів у Всесвіті; можна за кілька секунд генерувати більше енергії, ніж Сонце створює за 10 мільярдів років. Вважається, що вони викликані, коли розвалюється надмасивна зірка, яка називається гіперновою. Астрономи з Європейської південної обсерваторії простежили післясвічення недавнього вибуху за допомогою техніки, званої поляриметрією, яка дозволяє відстежувати форму вибуху. Якби це сферичний вибух, світло мав би випадкову полярність, але вони виявили, що газ витікає в струменях, які з часом розширюються.
"Спливи гамма-випромінювань", безумовно, є одними з найдраматичніших подій, відомих в астрофізиці. Ці короткі спалахи енергетичних гамма-променів, вперше виявлені в кінці 1960-х військовими супутниками, тривають менше ніж від однієї секунди до декількох хвилин.
Було виявлено, що GRB розташовані на надзвичайно великих ("космологічних") відстанях. Енергія, що виділяється за кілька секунд під час такої події, більша, ніж у Сонця протягом усього життя, що перевищує 10 000 мільйонів років. GRB - це справді найпотужніші події з часу Великого вибуху, відомого у Всесвіті, пор. ESO PR 08/99 та ESO PR 20/00.
Протягом останніх років встановлено непрямі докази того, що ГРБ сигналізує про крах надзвичайно масивних зірок, так званих гіпернових. Це було остаточно продемонстровано кілька місяців тому, коли астрономи, використовуючи інструмент FORS на дуже великому телескопі ESO (VLT), зафіксували безпрецедентно докладно зміни спектру джерела світла ("оптичного заглиблення") гамма-вибуху GRB 030329 (пор. ESO PR 16/03). З цього приводу було надано переконливий і прямий зв’язок між космологічними вибухами гамма-випромінювань та вибухами дуже масивних зірок.
Gamma-Ray Burst GRB 030329 був виявлений 29 березня 2003 року космічним кораблем НАСА високоенергетичним перехідним провідником. Подальші спостереження за допомогою УФЕС-спектрографа на 8,2-метровому телескопі VLT KUEYEN в Обсерваторії Паранал (Чилі) показали, що в результаті вибуху червоне зміщення склало 0,1685 [1]. Це відповідає відстані близько 2650 мільйонів світлових років, що робить GRB 030329 другим найближчим за тривалістю GRB, коли-небудь виявленим. Близькість GRB 030329 призвела до дуже яскравої емісії післясвічення, що дозволило отримати найбільш масштабні подальші спостереження будь-якого подальшого свічення.
Команда астрономів [2] під керівництвом Йохена Грейнера з Інституту Макса-Планка з екстратехнічного фізика (Німеччина) вирішила використати цю унікальну можливість вивчити поляризаційні властивості післясвічення GRB 030329 під час розробки після вибух.
Гіпернові, джерело ГРБ, дійсно настільки далеко, що їх можна розглядати лише як невирішені точки світла. Щоб дослідити їх просторову структуру, астрономи, таким чином, повинні покластися на хитрість: поляриметрію (див. ESO PR 23/03).
Поляриметрія працює так: світло складається з електромагнітних хвиль, які коливаються в певних напрямках (площинах). Відбивання або розсіювання світла сприяє певним орієнтаціям електричного та магнітного полів над іншими. Ось чому поляризуючі сонцезахисні окуляри можуть відфільтрувати блиск сонячного світла, що відбивається від ставка.
Випромінювання при вибуху гамма-випромінювання генерується в упорядкованому магнітному полі, як так зване синхротронне випромінювання [3]. Якщо гіпернова сферично симетрична, всі орієнтації електромагнітних хвиль будуть однаковими і будуть середніми, тому мережа поляризації не буде. Якщо, однак, газ не викидається симетрично, а в струмінь, на світ буде відбита незначна сіткова поляризація. Ця сітчаста поляризація буде змінюватися з часом, оскільки кут відкриття струменя розширюється з часом, і ми бачимо різну частку конуса викидів.
Вивчення поляризаційних властивостей післясвічення гамма-випромінювання дозволяє таким чином отримати знання про основні просторові структури та силу та орієнтацію магнітного поля в області, де генерується випромінювання. "І це робиться протягом тривалого періоду часу, коли післясвічення в'яне і розвивається, дає нам унікальний діагностичний інструмент для досліджень вибуху гамма-променів", - каже Йохен Грейнер.
Незважаючи на те, що існували попередні одиничні вимірювання поляризації оптичного післясвічення GRB, жодного детального дослідження еволюції поляризації з часом не проводилось. Це дійсно дуже складне завдання, можливе лише з надзвичайно стійким приладом на найбільшому телескопі… та достатньо яскравим оптичним світлом.
Як тільки було виявлено GRB 030329, команда астрономів тому звернулася до потужного багатомодового інструменту FORS1 на телескопі VLT ANTU. Вони отримали 31 поляриметричне спостереження протягом 38 днів, що дозволило їм вперше виміряти зміни поляризації оптичного гамма-випромінювання з часом після свічення. Цей унікальний набір даних спостережень в неперевершених деталях документує фізичні зміни віддаленого об'єкта.
Їх дані показують наявність поляризації на рівні від 0,3 до 2,5% протягом 38-денного періоду зі значною мінливістю сили та орієнтації на часові шкали до годин. Ця особлива поведінка не була передбачена жодною з основних теорій.
На жаль, дуже складна крива світла цього заглиблення GRB, сама по собі не зрозуміла, перешкоджає прямому застосуванню існуючих моделей поляризації. «Виявляється, визначити напрямок струменя та структуру магнітного поля не так просто, як ми думали спочатку», - зазначає Олаф Реймер, інший член команди. "Але швидкі зміни властивостей поляризації, навіть під час плавних фаз кривої післясвічення, створюють виклик теорії післясвічення".
"Можливо", додає Йохен Грейнер, "загальний низький рівень поляризації вказує на те, що напруженість магнітного поля в паралельному та перпендикулярному напрямках не відрізняється більш ніж на 10%, що дозволяє запропонувати поле, сильно поєднане з рухомим матеріалом. Це відрізняється від великомасштабного поля, що залишилося від вибуху зірки, і, як вважається, виробляє високий рівень поляризації в гамма-променях. "
Оригінальне джерело: Новини ESO
