Найдено объяснение низкой поляризации ярких гамма-всплесков

❋ 4.4

Международная группа исследователей из Японии, США и России, куда вошли ученые из ИНАСАН, провела серию трехмерных релятивистских гидродинамических расчетов, на основе которых были изучены траектории движения около 10 миллиардов групп фотонов. Ученые рассмотрели три модели гамма-всплесков различной мощности джетов на суперкомпьютерах для того, чтобы предсказать как эти объекты будут выглядеть при наблюдениях.

ИНАСАН

# вселенная

# гамма-всплески

# джет

# поляризация

Гамма-вспышка / © Getty images

Гамма-всплески — это яркие вспышки длительностью несколько секунд которые детектируются на небе каждый день. История их изучения длится уже более 50 лет, но революцией можно считать 1997 год, когда они были локализованы, что позволило измерить расстояние до них. Оказалось, что гамма-всплески можно назвать самыми яркими источниками во Вселенной. Наблюдаемая светимость в гамма-диапазоне может превышать полную светимость солнца в 1021 раз и за десяток секунд высвечивается энергия, которую высветит 1000 солнц за все время своего существования.

Излучение гамма-всплесков поляризовано. Оно представляет собой поток фотонов от струйного выброса – джета. Фотоны имеют волновую природу и могут иметь различные плоскости колебаний. Если есть преобладающая плоскость колебаний, то излучение называется поляризованным. С недавнего времени астрономам удается измерить поляризацию излучения от гамма-всплесков на рентгеновском спутнике IXPE. К удивлению ученых, самые яркие гамма-всплески имеют очень низкую поляризацию.

Международная группа исследователей из Японии, США и России провела серию трехмерных релятивистских гидродинамических расчетов, на основе которых были изучены траектории движения около 10 миллиардов групп фотонов. Ученые рассмотрели три модели гамма-всплесков различной мощности джетов на суперкомпьютерах для того, чтобы предсказать как эти объекты будут выглядеть при наблюдениях.

Схематическое изображение распределения излучения для гамма-всплесков (цвет). На схеме показаны два разных случая: когда наблюдатель смотрит прямо на ядро джета и видит яркий всплеск и за пределы ядра джета и видит более слабый. Желто-розовой заливкой показано сложное распределение плотности в звезде – источнике всплеска / © Пресс-служба ИНАСАН

Они рассчитали, как меняется яркость излучения от времени, меняются спектры и поляризация для различных углов зрения. Выяснилось, что поляризация по центру джета низка, хотя всплеск оказывается самым ярким с этого направления. Если же наблюдатель смотрит за пределы основного джета или на его край, то поляризованной оказывается примерно четверть излучения джета. «На основе наших моделей, мы сделали четкое предсказание, что в слабых гамма всплесках поляризация должна быть выше по сравнению с яркими, — говорит сотрудник ИНАСАН Максим Барков. — Есть надежда, что новые наблюдения подтвердят наш вывод». Работа опубликована в Astrophysical Journal.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.

Институт астрономии РАН – Федеральное государственное бюджетное учреждение науки. Институт создан в соответствии с постановлением Президиума Академии наук СССР от 20 декабря 1936 года как Астрономический совет Академии наук СССР. В 2018 году передан в ведение Министерства науки и высшего образования Российской Федерации. Цель и предмет научной и научно-технической деятельности Института – получение и применение новых знаний в области астрономии и смежных с ней наук, космических исследований, а также инновационной деятельности. Институт ведет обучение по программам аспирантуры, рабочие языки – русский, английский.