Самый яркий в истории гамма-всплеск указал на неизвестные физические процессы

Исследование опубликовано в журнале Astronomy & Astrophysics. Гамма-всплески — это мощнейшие космические взрывы, при которых высвобождается огромное количество энергии. Впервые они были зарегистрированы в гамма-диапазоне, отчего и получили свое название. Эти всплески возникают, когда умирают массивные звезды или сталкиваются нейтронные звезды.

9 октября 2022 года несколько космических гамма-обсерваторий зафиксировали необычайно яркую вспышку в гамма-диапазоне, которую позже классифицировали как гамма-всплеск GRB 221009A — самый мощный за всю историю наблюдений. Интенсивность всплеска была настолько высокой, что вызвала сбои в работе гамма-телескопов большинства орбитальных обсерваторий, в том числе Fermi, INTEGRAL, Конус-Винд. Кроме того, поток гамма-излучения, обрушившегося на Землю, вызвал сильное возмущение в ионосфере.

Энергия излучения GRB 221009A всего за сотню секунд была эквивалентна излучению одного миллиарда солнц в течение 97 миллиардов лет, притом что возраст Вселенной составляет всего 13,8 миллиарда лет. Подобные события происходят крайне редко — раз в тысячу лет. Но не только яркость сделала GRB 221009A уникальным. Он находился на расстоянии 2,4  миллиарда световых лет, что относительно близко по меркам Вселенной. Для сравнения: самый удаленный известный всплеск был зафиксирован на расстоянии около 13,2 миллиарда световых лет. Поэтому событие вызвало интерес в научном сообществе: уже в 2022 году было опубликовано семь статей, а к настоящему времени — более 200.   

Исследователи продолжают анализировать данные о GRB 221009A. Международная команда ученых из 17 стран с участием коллектива из НИУ ВШЭ впервые проанализировала данные фотометрических и спектроскопических наблюдений, полученных в Саянской обсерватории через 1 час 15 минут после регистрации гамма-всплеска.

Фотометрические и спектроскопические наблюдения — это методы измерения интенсивностей электромагнитного излучения в видимом и инфракрасном диапазоне и его «цветового состава» (спектра). Первое позволяет определить, насколько ярким был объект, а второе — какие химические элементы присутствуют в излучающем объекте и на пути излучения к наблюдателю.

По мнению ученых, данные указывают на продолжительную активность центральной машины — компактного массивного объекта, который генерирует излучение гамма-всплеска. Также они отмечают, что окружающая среда вокруг взрыва изменялась с более плотной, сформированной звездным ветром, до разреженной, похожей на межзвездную. 

Особый интерес исследователей вызвали фотоны с энергией 18 тераэлектронвольт (ТэВ), зафиксированные от источника GRB 221009A высокогорной обсерваторией LHAASO.  Теоретически такие высокоэнергетические фотоны не должны регистрироваться из-за их взаимодействия с оптическими фотонами в межгалактической среде на пути движения к наблюдателю, однако каким-то образом они все же достигли Земли. Анализ показал, что регистрация фотонов с энергией 18 ТэВ оказывается маловероятной для существующих моделей межгалактического фонового излучения. Регистрация таких фотонов от источников гамма-всплесков до сих пор является уникальным событием.

«Регистрация высокоэнергетичных фотонов позволяет проверить фундаментальные законы физики, такие, например, как постоянство скорости света. Однако пока беспокоиться не о чем, так как  эффект регистрации таких высокоэнергетических фотонов все же можно объяснить  неопределенностью модели межгалактического фонового излучения, а не нарушением Лоренц-инвариантности — фундаментального принципа, согласно которому скорость света постоянна во всех системах отсчета», — комментирует Сергей Белкин, аспирант базовой кафедры физики космоса Института космических исследований РАН факультета физики ВШЭ.

НИУ ВШЭ

401 статей

Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики» — один из крупнейших и самых востребованных вузов России. В университете учится 54 тысячи студентов и работает почти 4,5 тысячи учёных и преподавателей. НИУ ВШЭ ведёт фундаментальные и прикладные исследования в области социально-экономических, гуманитарных, юридических, инженерных, компьютерных, физико-математических наук, а также креативных индустрий. В университете действуют 47 центров превосходства, или международных лабораторий. Вышка объединяет ведущих мировых исследователей в области изучения мозга, нейротехнологий, биоинформатики и искусственного интеллекта. Университет входит в первую группу программы «Приоритет-2030» в направлении «Исследовательское лидерство». Кампусы НИУ ВШЭ расположены в четырех городах — Москве, Санкт-Петербурге, Нижнем Новгороде и Перми, а также в цифровом пространстве — «Вышка Онлайн».

Показать больше