Гамма-всплеск

Гамма-всплески (GRB) - это вспышки гамма-излучения от чрезвычайно мощных взрывов. Их видели в далеких галактиках. Это самые яркие электромагнитные события, которые, как известно, происходят во Вселенной.

Всплески могут длиться от миллисекунд до нескольких минут, хотя типичный всплеск длится несколько секунд. За первым всплеском обычно следует более длительное "послесвечение", излучаемое на больших длинах волн (рентгеновские, ультрафиолетовые, видимые, инфракрасные и радиоволны).

Большинство GRB представляют собой узкий луч интенсивного излучения, выделяющийся во время сверхновой, когда огромная быстро вращающаяся звезда коллапсирует, образуя черную дыру. Подкласс GRB ("короткие" всплески), похоже, возник в результате другого процесса, возможно, слияния бинарных нейтронных звезд.

Источники большинства ГРБ находятся на расстоянии миллиардов световых лет от Земли. Это говорит о том, что взрывы чрезвычайно энергичны: типичный взрыв за несколько секунд высвобождает столько же энергии, сколько Солнце за все 10 миллиардов лет своей жизни. Они очень редки (несколько на галактику в миллион лет).

Все наблюдаемые ГРБ пришли из-за пределов галактики МлечногоПути. Подобные явления - вспышки мягких гамма-ретрансляторов - связаны с магнитами в Млечном Пути. Предполагается, что гамма-вспышка в Млечном Пути может привести к массовому вымиранию на Земле. Ни один такой случай не известен.

Иллюстрация художника о ярком всплеске гамма-излучения, происходящем в звездообразующей области. Энергия от взрыва направляется в два узких, противоположно направленных струи.Zoom
Иллюстрация художника о ярком всплеске гамма-излучения, происходящем в звездообразующей области. Энергия от взрыва направляется в два узких, противоположно направленных струи.

История

Впервые гамма-всплески наблюдались в конце 1960-х годов американскими спутниками Vela, которые были созданы для обнаружения импульсов гамма-излучения, испускаемых ядерным оружием, испытанным в космосе.

2 июля 1967 года в 14:19 по UTC спутники "Вела-4" и "Вела-3" обнаружили вспышку гамма-излучения в отличие от любой известной сигнатуры ядерного оружия. Не зная, что произошло, но не считая этого вопроса особенно срочным, группа из Лос-Аламосской научной лаборатории передала данные для расследования.

Анализируя различное время прибытия всплесков, обнаруженных разными спутниками, команда смогла определить приблизительные оценки положения шестнадцати всплесков12-16 и окончательно исключить земное или солнечное происхождение. Открытие было опубликовано в 1973 году.

Позиции на небе всех гамма-всплесков, обнаруженных во время миссии BATSE. Распределение случайное, без концентрации в сторону плоскости Млечного Пути, который проходит горизонтально через центр снимка.Zoom
Позиции на небе всех гамма-всплесков, обнаруженных во время миссии BATSE. Распределение случайное, без концентрации в сторону плоскости Млечного Пути, который проходит горизонтально через центр снимка.

Длинные гамма-всплески

Большинство наблюдаемых событий длится более двух секунд и классифицируется как длинные гамма-всплески. Они были изучены гораздо более подробно, чем их короткие аналоги. Почти каждый хорошо изученный длинный гамма-всплеск был связан с быстро образующейся звездообразующей галактикой, а во многих случаях и со сверхновой, выпадающей из ядра. Это связывает длинные ГРБ с гибелью массивных звезд. Наблюдения послесвечения длинных GRB на больших расстояниях с высоким красным смещением также позволяют предположить, что GRB возникают в звездообразующих областях. Это связано с тем, что наблюдение отдаленных галактик - это взгляд в прошлое на галактики на более ранней стадии.

Энергетика

Считается, что гамма-всплески - это высокофокусированные взрывы, большая часть энергии взрыва происходит в узкой релятивистской струе, движущейся со скоростью более 99,995% скорости света.

Приблизительную угловую ширину струи (т.е. степень излучения) можно непосредственно оценить, наблюдая "разрывы струи" в кривых догорания: через некоторое время после этого медленно распадающееся догорание начинает внезапно исчезать, так как струя замедляется и больше не может так эффективно излучать свое излучение. Наблюдения свидетельствуют о значительном изменении угла наклона струи от 2 до 20 градусов.

Поскольку их энергия сильно излучается (очень узкая), гамма-лучи, излучаемые большинством всплесков, пропускают Землю и никогда не обнаруживаются. Когда гамма-всплеск направлен на Землю, фокусировка его энергии вдоль относительно узкого луча приводит к тому, что всплеск выглядит намного ярче, чем если бы его энергия излучалась сферически. Когда этот эффект принимается во внимание, наблюдается, что типичные гамма-всплески имеют истинное высвобождение энергии около 1044 Дж, или около 1/2000 эквивалента энергии массы Солнца.

Это сравнимо с энергией, выделяемой в яркой сверхновой типа Ib/c (иногда ее называют "гиперновой"). Очень яркие сверхновые были замечены на позиции некоторых из ближайших GRB.

Вопросы и ответы

В: Что такое гамма-всплески?


О: Гамма-всплески (GRBs) - это вспышки гамма-излучения от чрезвычайно энергичных взрывов.

В: Как долго обычно длятся GRB?


О: GRB могут длиться от миллисекунд до нескольких минут, хотя типичный всплеск длится несколько секунд.

В: Что является источником большинства GRB?


О: Большинство GRB представляют собой узкий пучок интенсивного излучения, высвобождаемого во время сверхновой звезды, когда огромная быстро вращающаяся звезда разрушается, образуя черную дыру.

В: Откуда исходит большинство наблюдаемых GRB?


О: Все наблюдаемые GRB происходят из-за пределов галактики Млечный Путь.

В: Сколько энергии в среднем выделяет вспышка?


О: Типичный всплеск за несколько секунд высвобождает столько же энергии, сколько Солнце за все 10 миллиардов лет своей жизни.

В: Насколько редки вспышки GRB?


О: Они очень редки (несколько на галактику в миллион лет).

В: Могут ли гамма-всплески представлять какую-либо опасность в пределах нашей собственной галактики?


О: Было высказано предположение, что гамма-всплеск в Млечном Пути может вызвать массовое вымирание на Земле, но таких случаев не известно.

AlegsaOnline.com - 2020 / 2023 - License CC3