Гигантский космический взрыв обрушил на Землю высокоэнергетические частицы
Изображение: DESY, Science Communication Lab
Ученые обнаружили самое мощное излучение и самое долгое послесвечение от гамма-всплеска (GRB). Наблюдения изменяют устоявшиеся представления о генерации гамма-лучей. Об этом сообщается в журнале Science.
Событие GRB 190829A зафиксировали 29 августа 2019 года с помощью космических обсерваторий Fermi и Swift в созвездии Эридана. Источник располагается на расстоянии около одного миллиарда световых лет, хотя типичные GRB находятся на расстоянии около 20 миллиардов световых лет (размер Вселенной из-за ускоренного расширения намного превышает ее возраст по числу, и радиальное расстояние до далеких объектов успело увеличиться с момента испускания светового луча и до его прихода на Землю).
Астрономы провели наблюдения за источником через комплекс телескопов H.E.S.S. в Намибии. Этот инструмент регистрирует дожди частиц, которые возникают, когда высокоэнергетические фотоны обрушиваются на атмосферу Земли. Сравнительно небольшое расстояние до этого гамма-всплеска позволило детально измерить спектр послесвечения, который представляет собой распределение энергий фотонов излучения в диапазоне очень высоких энергий. Максимальная энергия достигала 3,3 тераэлектронвольта, что примерно в триллион раз выше, чем у фотонов видимой энергии.
Наблюдения также показали сходство между рентгеновским и гамма-излучением. Теории предполагают, что оба компонента излучения создаются отдельными механизмами: рентгеновская составляющая происходит из сверхбыстрых электронов, ускоренных сильными магнитными полями во время вспышки, однако считается, что даже самые мощные взрывы не способны ускорить электроны, чтобы воспроизвести гамма-лучи. Поэтому гамма-излучение возникает при столкновении ускоренных электронов с фотонами, повышая энергию последних.
Но наблюдения послесвечения GRB 190829A теперь показывают, что оба компонента, рентгеновское и гамма-излучение, исчезли синхронно. Это свидетельствует о том, что рентгеновское и гамма-излучение возникли в результате одного механизма, который пока остается не известным.
Существует несколько разновидностей гамма-всплесков, являющихся ярчайшими электромагнитными событиями во Вселенной. Полагают, что первые возникают при слиянии нейтронных звезд в составе двойных систем, что порождает гигантские взрывы, а всплески второго типа связаны с коллапсом ядра массивных звезд при вспышках сверхновых. Короткие всплески с жестким гамма-излучением, напоминающие гамма-всплески первого типа, относят к источникам мягких повторяющихся гамма-всплесков, многие из которых находятся в Млечном Пути или в близких галактиках.