|
Как гамма-всплески порождают свет
|
|
|
|
Гамма-всплески (GRB) - это интенсивные вспышки гамма-излучения, которые обычно генерируют за несколько секунд больше энергии, чем солнце может произвести за десять миллиардов лет своей жизни. Эти переходные явления представляют собой одну из самых сложных загадок в астрофизике, начиная с их случайного обнаружения в 1967 году спутником ядерного наблюдения. Доктор Джон Хаккила, исследователь из Университета Алабамы в Хантсвилле (UAH), входящего в систему Университета Алабамы, является ведущим автором статьи в Astrophysical Journal, которая обещает пролить свет на поведение этих таинственных космических электростанций, сосредоточив внимание на движении струй, где эти силы действуют. зарождаться. Статья написана в соавторстве с выпускником UAH доктором Тимоти Гиблином, доктором Робертом Присом и доктором Джеффри Пендлтоном из deciBel Research, Inc. "Несмотря на то, что гамма-всплески изучаются уже более пятидесяти лет, механизмы, с помощью которых они производят свет, до сих пор неизвестны, что является великой загадкой современной астрофизики", - объясняет Хаккила.
|
|
|
|
"Понимание гамма-всплесков помогает нам понять некоторые из наиболее быстрых и мощных механизмов производства света, которые использует природа. Гамма—всплески настолько ярки, что их можно увидеть по всей Вселенной, и, поскольку свет распространяется с конечной скоростью, они позволяют нам заглянуть в самые ранние времена существования звезд". Одной из причин этой загадки является неспособность теоретических моделей дать последовательное объяснение характеристик гамма-всплесков, связанных с их поведением на кривой блеска. В астрономии кривая блеска - это график зависимости интенсивности свечения небесного объекта от времени. Изучение кривых блеска может дать важную информацию о физических процессах, которые их порождают, а также помочь сформулировать теории о них. Нет двух одинаковых кривых блеска гамма-всплесков, и продолжительность излучения может варьироваться от миллисекунд до десятков минут в виде серии энергетических импульсов.
|
|
|
"Импульсы являются основными единицами измерения гамма-излучения", - говорит Хаккила. "Они указывают время, когда гамма-всплеск становится ярче, а затем исчезает. В течение времени, в течение которого излучается гамма-всплеск, он претерпевает изменения яркости, которые иногда могут происходить в очень короткие промежутки времени. Самое странное в этих вариациях то, что они обратимы точно так же, как обратимы такие слова, как "ротатор" или "каяк" (палиндромы). "Очень трудно понять, как это может произойти, поскольку время движется только в одном направлении. Механизм, который генерирует свет в импульсе гамма-всплесков, каким-то образом создает структуру яркости, а затем генерирует эту же структуру в обратном порядке. Это довольно странно, и это делает гамма-всплески уникальными". Обычно предполагается, что гамма—излучение происходит в релятивистских джетах — мощных потоках излучения и частиц, которые выбрасываются из новообразованных черных дыр. "В этих моделях ядро умирающей массивной звезды коллапсирует, образуя черную дыру, и вещество, попадающее в черную дыру, разрывается на части и перенаправляется наружу по двум противоположным лучам, или струям", - отмечает Хаккила.
|
|
|
|
"Струя вещества, направленная в нашу сторону, выбрасывается наружу почти со скоростью света. Поскольку гамма-всплеск относительно недолговечен, всегда предполагалось, что струя остается направленной на нас на протяжении всего события. Но обратимые во времени характеристики импульсов было очень трудно объяснить, если они исходили из неподвижной струи". Чтобы прояснить эти характеристики, в статье предлагается добавить к струе движение. "Идея струи, движущейся в поперечном направлении, обеспечивает простое решение, с помощью которого можно объяснить структуру импульсов гамма-всплесков, обращенных во времени", - говорит исследователь. "Когда струя пересекает линию прямой видимости, наблюдатель увидит свет, излучаемый сначала одной стороной струи, затем центром струи и, наконец, другой стороной струи. Струя будет становиться ярче, а затем слабее по мере того, как центр струи будет пересекать линию видимости, и радиально-симметричная структура вокруг ядра струи будет видна в обратном порядке по мере того, как струя будет становиться слабее."
|
|
|
|
Быстрое расширение струй гамма-всплесков в сочетании с движением "сопла" струи относительно наблюдателя помогает пролить свет на структуру струй гамма-всплесков. "Струи должны разбрызгивать материал подобно тому, как пожарный шланг разбрызгивает воду", - говорит Хаккила. "Струя ведет себя скорее как жидкость, чем как твердый объект, и наблюдатель, который мог бы видеть струю целиком, увидел бы ее скорее изогнутой, чем прямой. Движение сопла приводит к тому, что свет из разных частей струи достигает нас в разное время, и это может быть использовано для лучшего понимания механизма, с помощью которого струя излучает свет, а также для создания лаборатории для изучения эффектов специальной теории относительности".
|
|
|
|
Источник
|
