Астрономы проанализировали гамма-вспышки рекордных энергий

Гамма-всплески — астрономические явления, в ходе которых наблюдается значительное повышение интенсивности гамма-излучения. До сих пор точно не выяснено механизма их формирования, но ученые предполагают, что эти явления — следствие столкновений нейтронных звезд или взрывов сверхновых, при которых происходит превращение в черную дыру. За несколько секунд при такой вспышке выделяется энергии больше, чем наша звезда производит за свою жизнь.

Увидеть это явление чаще всего можно с космических телескопов, так как при наблюдении им не мешает атмосфера. Но иногда гамма-всплески могут быть настолько мощные, что зафиксировать их удается даже наземным телескопам. Строго говоря, таких случаев известно всего два. И произошли они между летом 2018-го и январем 2019 года.

Наблюдать следы гамма-всплесков в атмосфере стало возможным благодаря эффекту Вавилова — Черенкова. В результате него космические лучи высоких энергий, такие как гамма, возбуждают атомы газов в плотной атмосфере. Возвращаясь из возбужденного состояния в основное, такие атомы испускают кванты света — фотоны, — которые создают излучение, видимое с поверхности Земли.

Двадцатого июля 2018 года один такой всплеск «поймали» на 28-метровом телескопе высокоэнергетической стереоскопической системы H.E.S.S. в Намибии. Явление получило название GRB 180720B. Четырнадцатого января яркое излучение от другой вспышки GRB 190114C было обнаружено телескопом MAGIC в Ла-Пальме. 

Теперь исследователи более подробно проанализировали параметры этих событий и выяснили несколько интересных фактов. MAGIC зарегистрировала гамма-излучение с энергиями от 200 до 1000 ГэВ — в 100 миллиардов раз больше энергии видимого света. Последующие исследования показали, что источник GRB 190114C находится на расстоянии в четыре миллиарда световых лет.

Оказалось, GRB 180720B происходит из источника на расстоянии в шесть миллиардов световых лет. Но эта вспышка была настолько мощной, что ее следы еще долгое время можно было наблюдать в небе. По словам астрономов, достичь такой энергии гамма-кванты могли в результате обратного комптоновского рассеяния. В ходе этого процесса заряженные частицы, испущенные при взрыве, искривляются магнитными полями, и их энергии увеличиваются.