Ученые выяснили, где рождаются самые мощные вспышки света во Вселенной

Львиная доля света, вырабатываемого во время гамма-вспышек, возникает не в глубинных слоях умирающей звезды, а в ее внешней оболочке, фотосфере. Это приближает ученых к разгадке тайны рождения самых мощных взрывов во Вселенной.

Об этом говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Communications, передает РИА Новости.

«Несмотря на то, что мы поняли, где рождаются частицы света, мы пока не понимаем того, что заставляет материю умирающей звезды собираться в узкие пучки и разгоняться до околосветовых скоростей. Мы надеемся, что наши расчеты помогут раскрыть природу гамма-всплесков», — заявил Хиротака Ито (Hirotaka Ito) из Центра передовых исследований RIKEN в Сайтаме (Япония).

Вспышки гамма-излучения, отголоски космических катаклизмов длиной в несколько секунд или минут, были впервые обнаружены в 1968 году американскими спутниками, предназначенными для регистрации советских ядерных испытаний. Сегодня подобные вспышки возникают на небосводе примерно раз в день в очень далеких от нас галактиках.

Многие астрономы предполагают, что они возникают во время взрывов особенно крупных звезд и на первых фазах их превращения в черные дыры. Когда такая звезда гибнет, сила притяжения порождаемой ими черной дыры или нейтронной звезды настолько высока, что выбрасываемые клубы материи бывшего светила объединяются в «бублик», быстро вращающийся вокруг центрального объекта.

Слева изображена обычная сверхновая типа II, справа – сверхновая Ic, порождающая гамма-всплеск, в центре – промежуточное звено SN 2012ap

Необычная сверхновая в созвездии Ориона помогла ученым доказать, что часть гамма-вспышек действительно рождается благодаря сверхновым, и что они часто не порождают подобных всплесков из-за того, что выбрасываемая умирающей звездой материя «тормозится» какими-то процессами в ее окрестностях.

Часть этого диска поглощается черной дырой, а остатки разгоняются до околосветовых скоростей и выбрасываются во внешнее пространство в виде джетов, узких пучков материи. Во время этой «раскрутки» материи погибающая звезда порождает столько энергии и света, сколько звезда класса Солнца вырабатывает за всю свою жизнь. То, как именно происходит этот процесс, ученые пока не знают, и спорят о его сути на протяжении последних 50 лет.

Ито и его коллеги сделали большой шаг к раскрытию этой тайны, анализируя то, как был устроен спектр различных гамма-вспышек, зафиксированных космическими телескопами «Ферми» и Swift в последние несколько лет.

Они обнаружили, что яркость и мощность вспышки определенным образом зависели от того, на какую часть ее спектра приходился пик излучения. Это открытие значительно сузило число возможных теорий, описывающих механизмы их рождения, и позволило японским астрофизикам проверить их, используя суперкомпьютерную модель гибнущей звезды.

Эти расчеты показали, что львиная доля гамма-фотонов рождается не во внутренних, а во внешних слоях звезды, которые вылетают в открытый космос вместе с джетами. Они возникают в тот момент, когда узкий пучок плазмы начинает расширяться и резко становится «прозрачным» для света.

Главным «двигателем» всего этого процесса, как отмечают ученые, была температура пучка – чем она выше, тем ярче будет гамма-вспышка и тем жестче будет вырабатываемое ей излучение. Все необычные черты этих катаклизмов, как показали расчеты Ито и его коллег, можно объяснить в рамках тех процессов, которые происходят внутри джета по мере его охлаждения.

Подобное простое объяснение того, как рождается свет во время гамма-вспышек, как надеются ученые, поможет раскрыть механизмы разгона материи бывшего светила и приблизиться к пониманию того, что происходит в его центре в последние мгновения жизни.

Подписывайтесь на канал «Хвилі» в Telegram, на канал «Хвилі» в Youtube, страницу «Хвилі» в Facebook