Самая яркая за все времена: Загадка гамма-вспышки, которая перегрузила детекторы на Земле и на орбите

В начале этого года стало известно, что Земля была поражена самыми яркими вспышками гамма-излучения за всю историю существования цивилизации. Теперь команда астрономов присвоила значение энергии, содержащейся в этих взрывах, и оно поражает воображение. В отчете Сиднейского университета отмечается, что вспышка была настолько яркой, что большинство гамма-инструментов в космосе не смогли измерить ее настоящую интенсивность — они были буквально ослеплены светом.


Гамма-вспышка (GRB), о которой сообщалось в апреле этого года, на самом деле была подтверждена НАСА как атаковавшая Землю 9 октября 2022 года и имевшая источник на расстоянии около двух миллиардов световых лет. Космическое агентство назвало это событие вероятным раз в 10 000 лет и сказало, что оно, скорее всего, было вызвано образованием черной дыры при коллапсе сверхмассивной звезды, излучающей гамма-лучи от ударных волн, производимых таким масштабным галактическим событием.

Вспышка технически известна как GRB 221009A, но получила более простое и понятное название «Самая яркая за все времена» (Brightest of All Time, BOAT). Что же делает эту вспышку такой особенной и почему она заслуживает внимания?

Гамма-вспышки — это одни из самых энергичных явлений во Вселенной. Они испускаются во время катастрофических событий, связанных со смертью звезды, таких как гравитационный коллапс гигантской звезды с образованием черной дыры или слияние двух нейтронных звезд в бинарной системе. Различают «короткие» гамма-вспышки, которые длятся от нескольких миллисекунд до одной-двух секунд, и «длинные» гамма-вспышки, которые могут длиться несколько минут. Вспышки, длящиеся несколько часов, известные как «сверхдлинные», встречаются реже и продолжают интриговать ученых.

GRB 221009A относится к длинным гамма-вспышкам, но ее продолжительность составила более десяти часов, что делает ее одной из самых долгих, когда-либо наблюдавшихся. Кроме того, ее яркость была настолько высокой, что она перегрузила большинство детекторов на Земле и на орбите. Некоторые фотоны несли рекордную энергию 18 ТэВ (тераэлектронвольт), что в 1000 раз больше, чем энергия фотонов, обнаруженных в других гамма-вспышках. Для сравнения, энергия видимого света колеблется от 1,8 до 3,1 эВ (электронвольт).

Энергия, высвобождаемая во время гамма-вспышки, зависит от того, насколько сильно сфокусированы лучи излучения, которые она испускает. Считается, что гамма-вспышки сопровождаются синхротронным излучением, возникающим при ускорении электронов до околосветовых скоростей по криволинейной или спиральной траектории. Вся энергия этих вспышек выделяется в двух сильно сфокусированных лучах, направленных в противоположные стороны. Если один из этих лучей направлен прямо на Землю, мы видим очень яркую вспышку. Если же луч направлен под углом, мы видим более слабую вспышку или вообще не видим ее.

Анализ данных, собранных различными космическими и наземными телескопами, показал, что структура лучей излучения вспышки GRB 221009A была более сложной, чем у других гамма-вспышек. Ученые предположили, что вспышка имела структурированный джет, состоящий из узкой внутренней компоненты, дающей мгновенное гамма-излучение, и более широкой внешней компоненты, объединяющей излучение послесвечения в оптическом, рентгеновском и радиодиапазонах, а также гамма-излучение очень высоких энергий. Предполагается, что в качестве источника энергии GRB 221009A выступала быстро вращающаяся черная дыра с массой около пяти масс Солнца.

По оценкам ученых, такие яркие и мощные гамма-вспышки, как GRB 221009A, происходят очень редко — раз в 10 000 лет. Это делает это событие поистине уникальным и удивительным, а также важным для изучения физики высоких энергий и эволюции звезд. Гамма-вспышки также могут быть использованы для обнаружения гравитационных волн, которые являются рябью в пространстве-времени, вызванной мощными событиями, такими как слияние черных дыр. Возможно, в будущем мы сможем увидеть еще более яркие и долгие гамма-вспышки, которые откроют нам новые горизонты познания Вселенной. истории наблюдений.