38.9K
Наблюдения за двумя гамма-всплесками выявили фотоны с наивысшей энергией, зарегистрированной на сегодняшний день от этих загадочных событий. Результаты, представленные в трех статьях в журнале Nature (раз, два, три), дают представление о процессах, которые порождают такие энергетические выбросы.
Гамма-всплески считаются наиболее яростными взрывами во Вселенной, обычно всего за несколько секунд они выделяют больше энергии, чем наше Солнце за всю свою жизнь, а их яркое свечение достигает самых отдаленных уголков космоса. Астрофизики предполагают, что возникают они в результате образования нейтронных звезд или черных дыр.
«Эти события начинаются с коротких (обычно десятки секунд) ярких вспышек, а за ними следует гораздо более длительный период «послесвечения», в котором испускается энергия в диапазоне от радиоволн до гигаэлектронвольтных гамма-лучей», – пишут исследователи. Тем не менее, из-за ограниченных наблюдений в настоящий момент плохо изучены причины возникновения высокоэнергетических излучений более 100 гигаэлектронвольт.
Теперь ученые сообщают об обнаружении выбросов более 100 гигаэлектронвольт от двух гамма-всплесков, получивших обозначение GRB 190114C и GRB 180720B по дате их фиксации. Источник первого расположен на расстояния примерно 4,5 миллиарда световых лет от нас, а второго – в 6 миллиардах световых лет. При этом, GRB 190114C, идентифицированный в январе 2019 года, испускал фотоны очень высокой энергии в диапазоне от 0,2 до 1 тераэлектронвольт примерно через одну минуту после вспышки.
В двух работах Размик Мирзоян из Института физики Общества Макса Планка (Германия) и его коллеги проанализировали данные с нескольких телескопов, чтобы определить механизм, ответственный за это излучение. Они предполагают, что фотоны рассеиваются электронами, увеличивая их энергию, в процессе, известном как обратное комптоновское рассеяние.
В третьей статье Эдна Руис-Веласко из Института ядерной физики Общества Макса Планка (Германия) и ее коллеги описывают наблюдение фотонов с энергиями от 100 до 440 гигаэлектронвольт в послесвечении через десять часов с момента начала события GRB 180720B, первоначально обнаруженного в июле 2018 года.
«Существуют два возможных объяснения наблюдаемого излучения: обратное комптоновское рассеяние и синхротронное излучение ультрарелятивистских электронов. Наши модели показывают, что потоки энергии в рентгеновском и гамма-диапазонах и их фотонные индексы остаются сопоставимыми друг с другом на протяжении всего послесвечения. Это открытие накладывает четкие ограничения на среду гамма-всплесков для обоих эмиссионных механизмов, а обратное комптоновское рассеяние облегчает требования к энергии частиц в послесвечении», – считает Эдна Руис-Веласко.
Полученные результаты стали триумфом как для исследований в области наблюдений гамма-всплесков в целом, которые оказались труднодостижимыми для телескопов, предназначенных для обнаружения взрывов при высоких энергиях, так и для усилий по определению первопричин этих событий.
«В будущем мы надеемся зарегистрировать более мощные гамма-всплески, которые, как мы полагаем, дадут нам ключи от сокровищницы Вселенной», – заключают авторы.