Свет из космоса Астрономы увидели беспрецедентно далекие в пространстве и во времени события

Отраженный свет дал астрономам возможность провести исследование, последний шанс на которое был утрачен 400 лет назад, отсутствие данных позволило доказать гипотезу сорокалетней давности, а благодаря небывалому блеску гамма-всплеска, произошедшему буквально на краю Вселенной, его можно было наблюдать невооруженным глазом.

Взгляд сквозь Вселенную

В среду, в день смерти Артура Кларка, во Вселенной происходил настоящий фейерверк. Спутник "Свифт" за сутки зарегистрировал целых пять гамма-всплесков – мощных далеких взрывов, источников электромагнитного излучения разных диапазонов.

Самым знаменитым стал второй из пяти всплесков – GRB 080319B, зафиксированный "Свифтом" в 09:12:49 по московскому времени. Через двенадцать секунд расположенная в Чили польская камера "Пи неба", которая в этот момент обозревала тот же участок неба, что и "Свифт", зафиксировала максимум блеска (строго говоря, не самого всплеска, а его оптического послесвечения): 5,76 звездной величины. Такой блеск – рекорд для гамма-всплесков, но главное даже не это, а то, что объект такой яркости можно наблюдать невооруженным глазом. Расстояние до взрыва, между тем, составляет около 7,5 миллиардов световых лет.

Скорее всего, на самом деле короткую (менее чем через минуту блеск упал ниже порога видимости – около 6 звездных величин) слабую вспышку на небе никто не видел (а если видел, то не знал, что видит), однако уже сам факт, что теоретически это было возможно, замечателен.

Произошедший миллиарды лет назад (еще до образования Земли) всплеск стал самым далеким объектом, который человек мог видеть своими глазами. Предыдущий рекорд (2,9 миллиарда световых лет) принадлежал галактике M33.

Почему всплеск и его послесвечение были столь яркими, пока неизвестно. Возможно, при взрыве высвободилось больше энергии, чем обычно, а возможно, Земля оказалась на пути узкого концентрированного луча.

Взгляд сквозь отсутствие данных

Данные (точнее, их отсутствие) о других пришельцах из далеких галактик – космических лучах – наконец подтвердили гипотезу, выдвинутую 42 года назад. Космическими лучами называют частицы высоких энергий (в основном протоны), прилетающие – в общем-то, неизвестно откуда. Сталкиваясь с частицами атмосферы, они порождают каскады вторичных частиц – широкие атмосферные ливни, которые обнаруживают наземные детекторы. О космических лучах много писали в прошлом году, когда обсерватория Пьера Оже на основании своих данных предположила, что частицы сверхвысоких энергий прилетают из активных ядер галактик (третье по важности открытие 2007 года по версии журнала Science), а исследовательский центр "ХайРез" усомнился в этой гипотезе.

В 1966 году Кеннет Грейзен и, независимо от него, Георгий Зацепин и Вадим Кузьмин предсказали, что после определенного порога энергии частицы – 6x10¹⁹ электронвольт (для сравнения – энергия самой высокоэнергетичной частицы из зарегистрированных – 3,2x10²⁰ электронвольт) – количество частиц должно резко падать. Это объясняется тем, что частицы самых высоких энергий сильнее взаимодействуют с фотонами реликтового излучения, которыми заполнена Вселенная, и потому быстрее тормозятся. Некоторые из них сохранят высокую скорость, но лишь немногие. Предсказанное уменьшение количества частиц получило название ГЗК-эффекта (эффекта Грейзена-Зацепина-Кузьмина) или ГЗК-обрезания.

Обобщив данные детектора "Глаз мухи" (теперь выведенного из эксплуатации) за период с 1997 года по 2006 год, "ХайРез" обнаружил всего 13 космических лучей с энергией выше порога, тогда как при отсутствии ГЗК-эффекта их должно было бы быть 43. Отсутствие данных о трех десятках событий – первое экспериментальное подтверждение ГЗК-эффекта. На этот раз данные "ХайРеза" хорошо сходятся со знаменитыми данными обсерватории Оже: если частицы высоких энергий действительно прилетают от активных ядер галактик, то они проделывают достаточно длинный путь, чтобы успеть снизить скорость. Зато новые результаты противоречат данным японской обсерватории AGASA, так что единства среди исследователей космических лучей опять нет.

Взгляд сквозь время

Причудливые пути световых волн в космосе позволили астрономам провести исследование, последний шанс на которое, казалось бы, был упущен около 400 лет назад.

Сверхновая SNR 0509-67.5 вспыхнула в Большом Магеллановом облаке 400 лет назад (в том же смысле, в котором всплеск GRB 080319B произошел два дня, а не 7,5 миллиарда лет назад: сама вспышка, конечно, случилась сотнями тысяч лет раньше). Казалось бы, все: свет от события дошел до Земли 400 лет назад. Исследования таких событий тогда, конечно, проводились (примерно в это же время Иоганн Кеплер обнаружил сверхновую, названную впоследствии в его честь), но возможности, конечно, не шли ни в какое сравнение с современными, сверхновая с тех пор потускнела, что уж теперь.

Часть света от сверхновой, однако, попала на Землю не по прямой, а отразившись от пылевых облаков в Большом Магеллановом облаке, став своеобразным эхом взрыва. Лишнее расстояние, проделанное излучением, составило как раз около 400 световых лет.

Одна группа астрономов наблюдала эхо взрыва с помощью телескопа обсерватории Церро-Тололо и телескопа Джемини-Юг (оба – в Чили). Другая использовала для этого рентгеновские орбитальные обсерватории "Чандра" и XMM-Newton.

Ученым удалось определить мощность взрыва и установить тип сверхновой – Ia (взрыв был необычно мощным для этого типа). Такие сверхновые вспыхивают в двойных системах, когда белый карлик поглощает столько вещества со звезды-компаньона, что на нем заново начинается термоядерный синтез, причем процесс этот происходит взрывообразно.