|
Проект по классификации гамма-всплесков
|
|
|
|
Когда взрываются далекие звезды, они испускают энергетические вспышки, называемые гамма-всплесками, которые достаточно ярки, чтобы их могли обнаружить телескопы на Земле. Изучение этих импульсов, которые также могут возникать в результате слияния некоторых экзотических астрономических объектов, таких как черные дыры и нейтронные звезды, может помочь астрономам вроде меня понять историю Вселенной. Космические телескопы регистрируют в среднем один гамма-всплеск в день, добавляя его к тысячам вспышек, обнаруженных за последние годы, и сообщество добровольцев делает возможным исследование этих вспышек. 20 ноября 2004 года НАСА запустило обсерваторию Нила Герлса Swift, также известную как Swift. Swift - это многоволновой космический телескоп, который ученые используют, чтобы узнать больше об этих загадочных гамма-вспышках во Вселенной. Гамма-всплески обычно длятся очень недолго, от нескольких секунд до нескольких минут, и большая часть их излучения приходится на гамма-лучи, которые являются частью светового спектра, невидимого нашим глазам. Гамма-лучи содержат много энергии и могут повредить ткани и ДНК человека.
|
|
|
|
К счастью, атмосфера Земли блокирует большинство гамма-лучей из космоса, но это также означает, что наблюдать гамма-всплески можно только с помощью космического телескопа Swift. За 19 лет наблюдений Swift наблюдал более 1600 гамма-всплесков. Информация, которую он собирает об этих вспышках, помогает астрономам на земле измерять расстояния до этих объектов. Данные, полученные Swift и другими обсерваториями, показали астрономам, что гамма-всплески являются одними из самых мощных взрывов во Вселенной. Они настолько яркие, что космические телескопы, такие как Swift, могут обнаруживать их по всей Вселенной. Фактически, гамма-всплески относятся к числу самых удаленных астрофизических объектов, наблюдаемых в телескопы. Поскольку свет распространяется с конечной скоростью, астрономы, заглядывая все дальше во Вселенную, фактически заглядывают в прошлое. Самый дальний из когда-либо наблюдавшихся гамма-всплесков произошел так далеко, что его свету потребовалось 13 миллиардов лет, чтобы достичь Земли. Таким образом, когда телескопы сделали снимки этого гамма-всплеска, они увидели событие таким, каким оно выглядело 13 миллиардов лет назад.
|
|
|
Гамма-всплески позволяют астрономам узнать об истории Вселенной, в том числе о том, как с течением времени меняются рождаемость и масса звезд. Астрономы теперь знают, что существует два основных вида гамма-всплесков — длинные и короткие. Они классифицируются по длительности их импульсов. Длинные гамма-всплески имеют длительность импульса более двух секунд, и, по крайней мере, некоторые из этих событий связаны со взрывами сверхновых звезд. Когда у массивной звезды или у звезды, которая по меньшей мере в восемь раз массивнее нашего Солнца, заканчивается топливо, она взрывается как сверхновая и коллапсирует либо в нейтронную звезду, либо в черную дыру. И нейтронные звезды, и черные дыры чрезвычайно компактны. Если бы вы уменьшили все солнце в диаметре примерно до 12 миль, или до размеров Манхэттена, оно было бы таким же плотным, как нейтронная звезда. Некоторые особенно массивные звезды при взрыве также могут испускать световые потоки. Эти струи представляют собой концентрированные пучки света, питаемые структурированными магнитными полями и заряженными частицами. Когда эти струи направлены на Землю, телескопы, подобные Swift, регистрируют гамма-всплеск.
|
|
|
|
С другой стороны, короткие гамма-всплески имеют длительность импульса менее двух секунд. Астрономы подозревают, что большинство таких коротких вспышек происходят при слиянии двух нейтронных звезд или нейтронной звезды и черной дыры. Когда нейтронная звезда приближается слишком близко к другой нейтронной звезде или черной дыре, два объекта обращаются по орбитам друг вокруг друга, подбираясь все ближе и ближе по мере того, как они теряют часть своей энергии из-за гравитационных волн. В конечном итоге эти объекты сливаются и испускают короткие струи. Когда короткие струи направлены в сторону Земли, космические телескопы могут обнаружить их как короткие гамма-всплески. Не всегда так просто классифицировать вспышки на короткие или продолжительные. За последние несколько лет астрономы обнаружили несколько необычных коротких гамма-всплесков, связанных со сверхновыми, вместо ожидаемых слияний. И они обнаружили несколько длинных гамма-всплесков, связанных со слияниями, а не со вспышками сверхновых. Эти запутанные случаи показывают, что астрономы не до конца понимают, как возникают гамма-всплески. Они предполагают, что астрономам необходимо лучше понять форму импульсов гамма-излучения, чтобы лучше связать эти импульсы с их источником. Но систематизировать форму импульса, которая отличается от его длительности, сложно.
|
|
|
|
Формы импульсов могут быть чрезвычайно разнообразными и сложными. До сих пор даже алгоритмы машинного обучения не могли правильно распознать все детали структуры импульсов, которые интересуют астрономов. Мы с коллегами обратились за помощью к волонтерам НАСА для определения структур пульса. Добровольцы учатся распознавать структуры пульса, затем просматривают изображения на своих компьютерах и классифицируют их. Наши предварительные результаты показывают, что эти добровольцы, которых также называют гражданскими учеными, могут быстро изучать и распознавать сложную структуру импульсов гамма—излучения. Анализ этих данных поможет астрономам лучше понять, как возникают эти загадочные вспышки. Наша команда надеется выяснить, будут ли новые гамма-всплески в выборке противоречить предыдущей классификации на короткие и длинные. Мы будем использовать полученные данные для более точного изучения истории Вселенной с помощью наблюдений за гамма-всплесками. Этот гражданский научный проект под названием Burst Chaser расширился после получения наших предварительных результатов, и мы активно набираем новых добровольцев, которые присоединятся к нашим поискам по изучению таинственного происхождения этих вспышек.
|
|
|
|
Источник
|
