Переменчивый гамма-лик Вселенной
Исследования электромагнитного излучения за пределами видимого глазом диапазона длин волн представляют одну из наиболее интересных и «перелистываемых» на наших глазах страниц книги знаний о Вселенной. Долгое время о возможностях, которые откроет перед человечеством всеволновая астрономия, люди могли только догадываться. Все изменилось 49 лет назад – с началом космической эры.
Космические вспышки в самой «жесткой» области электромагнитного излучения – гамма-области – были зарегистрированы практически сразу, как только космические аппараты приступили к исследованию Вселенной за пределами земной атмосферы. Открытия новых источников посыпались как из рога изобилия – лик Вселенной в гамма-излучении оказался на редкость переменчивым.
Быстро выяснилось, что сами по себе гамма-всплески – не редкость. Сейчас их регистрируют примерно по одному в день. Впервые гамма-всплески были обнаружены в 60-е годы благодаря появлению искусственных спутников Земли совершенно случайно благодаря работе американских спутников-шпионов. Эти аппараты должны были регистрировать гамма-излучение возникающее при при испытании ядерного оружия – однако оказалось, что видят они не только наземные вспышки, но и нечто, приходящее из космоса.
Космический исследовательский аппарат Wind
Около 30 лет природа гамма-всплесков оставалась одной из самых сложных проблем в астрофизике. Для ее объяснения было выдвинуто множество гипотез. Авторы разных гипотез «помещали» источники космического гамма-излучения то в пределах Солнечной системы, то относили их на дальние пределы видимой части Вселенной. И только в 1997 году удалось показать, что такие вспышки происходят в глубоком космосе, в далеких галактиках на расстояниях в миллиарды световых лет от нас.
Расположение в нашей Галактике 10 из 12 известных науке "кандидатов" в магнитары (март 2003, Robert Dunkan, Техасский университет)
Большая часть гамма-всплесков относится к так называемым «длинным». Они длятся в среднем несколько десятков секунд. Современная теория связывает их с конечными стадиями эволюции самых массивных звезд, превращающихся в конце своей жизни в черные дыры. Реже встречаются короткие – так называемые GRB-вспышки, их продолжительность составляет около секунды. Такие вспышки сейчас объясняют слияниями двойных нейтронных звезд.
Нейтронные звезды: далекие и непредсказуемые
В последние годы ученые зарегистрировали целый ряд мощных и непредсказуемых вспышек, ассоциируемых с нейтронными звездами. Одними из наименее предсказуемых объектов во Вселенной являются нейтронные звезды, продуцирующие мягкие повторяющиеся гамма-всплески (МПГ). Эти звезды, даже находясь на расстояниях в тысячи световых лет, способны своей активной жизнью оказывать влияние на нашу планету – например, на степень ионизации в верхних слоях атмосферы Земли.
В наши дни большинство астрофизиков полагает, что источниками МПГ являются так называемые магнитары – нейтронные звезды, чья активность питается энергией, запасенной в их мощнейшем магнитном поле. Хрестоматийным примером объектов с очень сильным магнитным полем являются другие нейтронные звезды - радиопульсары. Тем не менее, мощность магнитных полей магнитаров превосходит типичные для радиопульсаров значения в сотни и тысячи раз.
Профиль гамма-всплеска GRB 051103 в сравнении со всплеском 27 декабря 2004 года
Первый МПГ был зарегистрирован в 1979 году. Тогда важнейшие результаты были получены группой советских ученых под руководством Евгения Мазеца из ФТИ им. Иоффе, проводивших наблюдения с помощью установленных на межпланетных станциях «Венера» приборов. Сегодня аппаратура, разработанная этой группой в рамках эксперимента «Конус», работает на ряде отечественных и зарубежных спутников. Один из них установлен на американском спутнике Wind. Очень мощный всплеск гамма-излучения был зарегистрирован в декабре 2004 года. Однако год спустя произошло еще одно интересное событие, позволившее впервые «локализовать» загадочный источник.
Первая весть от магнитара
В ноябре 2005 года российский прибор, установленный на борту Wind, зарегистрировал всплеск гамма-излучения, получивший обозначение GRB 051103. Открытие было подтверждено другими исследовательскими группами – кроме «Конуса» на борту Wind, всплеск увидела также аппаратура спутников HETE-2, Mars Odyssey, Swift, RHESSI. Всплеск GRB 051103, обнаруженный в ноябре 2005 года российским прибором, относился как раз к коротким всплескам. Однако исследования показали, что в данном случае речь идет о весьма специфическом механизме вспышки.
Еще в 80-е годы обсуждалась возможность того, что гигантские вспышки далеких магнитаров могут наблюдаться как короткие гамма-всплески. Однако тогда еще не знали об ультрамощных вспышках, подобных наблюдавшейся в декабре 2004 года, когда практически все приборы, наблюдавшие всплеск в гамма и рентгеновском диапазонах, на короткое время «ослепли».
С помощью одного из приборов «Конус», установленного на российском спутнике серии «Коронас», удалось увидеть даже отражение гамма-сигнала от Луны! Близкий всплеск такой мощности был бы опасен для биосферы Земли. К счастью, в окрестности Солнечной системы не известно ни одного такого источника. Расстояние до ближайших из них исчисляется тысячами световых лет.
Если в нашей Галактике и ее спутниках уже обнаружены четыре источника мягких повторяющихся гамма-всплесков, то в близких галактиках сравнимой массы их должно быть не меньше. В галактиках, где сейчас идет бурное звездообразование, а значит,велико число молодых нейтронных звезд, их должно быть намного больше.
Значит, время от времени приборы должны регистрировать ультрамощные вспышки, которые можно легко перепутать с короткими гамма-всплесками. Помочь в установлении их природы должно то обстоятельство, что они будут наблюдаться в направлении близких крупных «звездных островов».
Галактика М81: ключ к разгадке
Местоположение всплеска GRB 051103, как пишут в своей статье Д. Фредерикс и его коллеги, совпадает с известной яркой галактикой М81. Соответственно, возникает мысль о том, что мы наблюдали гигантскую вспышку внегалактического магнитара, а не короткий гамма-всплеск, произошедший в нашей Галактике. Эту интерпретацию независимо предлагает и американский исследователь Е. Офек с коллегами.
Галактика М81
В самом деле, по своим свойствам всплеск 2005 года оказался похож на вспышку декабря 2004 года. Если источник в самом деле находится в М81, то мощность этого всплеска всего в 2-3 раза больше, чем декабрьского. Анализ звездного населения этой галактики в направлении всплеска говорит о том, что появление там молодой нейтронной звезды (а МПГ относятся именно к ним) вполне вероятно.
Так что вполне возможно, что мы можем с уверенностью говорить о регистрации активности столь далекого магнитара. И это заставляет еще раз задуматься о том насколько хрупкое явление жизнь – ведь такой всплеск, произошедщий на растоянии в несколько тысячь световых лет от Земли, мог бы легко уничтожить не только всех динозавров, ходивших по суше, но и многих обитателей морских глубин на нашей планете.
Взято из: http://rnd.cnews.ru/reviews/index.shtml ... 3/213889_3