Заманбап астрофизикага жана космологияга чоң кызыгуу - гамма нурларынын жарылуусу деп аталган кубулуштардын өзгөчө классы. Бир нече ондогон жылдар бою, айрыкча акыркы жылдары илим бул масштабдуу космостук кубулуш боюнча байкоо маалыматтарын топтоп жатат. Анын табияты али толук ачыла элек, бирок аны түшүндүрө турган жетишээрлик далилденген теориялык моделдер бар.
Кубулуш түшүнүгү
Гамма-нурлануу болжол менен 6∙1019 Гцтен жогорку жыштыктагы фотондор тарабынан түзүлгөн электромагниттик спектрдин эң кыйын аймагы. Гамма нурларынын толкун узундуктары атомдун чоңдугуна окшош болушу мүмкүн жана андан бир нече ирет кичине чоңураак болушу мүмкүн.
Гамма-нурлануусу – космостук гамма-нурлардын кыска жана өтө жаркыраган жарылышы. Анын узактыгы бир нече ондогон миллисекунддан бир нече миң секундага чейин болушу мүмкүн; көбүнчө катталганболжол менен секундага созулган жаркырап. Жарыктардын жарыктыгы олуттуу болушу мүмкүн, жумшак гамма диапазонундагы асмандын жалпы жарыктыгынан жүздөгөн эсе жогору. Мүнөздүү энергиялар нурлануу квантына бир нече ондон миңдеген килоэлектронвольтко чейин өзгөрөт.
Оттордун булактары асман сферасында бирдей таралган. Алардын булактары абдан алыс, миллиарддаган жарык жылдарына барабар космологиялык аралыкта экени далилденген. Жарылуулардын дагы бир өзгөчөлүгү - алардын ар түрдүү жана татаал өнүгүү профили, башкача айтканда, жарык ийри сызыгы деп аталат. Бул көрүнүш дээрлик күн сайын катталат.
Изилдөө тарыхы
Ачылыш 1969-жылы америкалык аскердик Vela спутниктеринен алынган маалыматты иштеп чыгуу учурунда болгон. Көрсө, 1967-жылы спутниктер гамма нурлануунун эки кыска импульсун жазышкан, аны команданын мүчөлөрү эч нерсе менен аныктай алышкан эмес. Жыл өткөн сайын мындай иш-чаралар көбөйдү. 1973-жылы Веланын маалыматтары ачыкка чыгып, жарыяланып, феномен боюнча илимий изилдөөлөр башталган.
Советтер Союзунда 1970-жылдардын аягында жана 1980-жылдардын башында бир катар KONUS эксперименттери узактыгы 2 секундага чейин кыска жарылуулардын бар экенин аныктаган, ошондой эле гамма-нурлануунун жарылуулары туш келди бөлүштүрүлгөнүн далилдеген.
1997-жылы "акы күйүү" феномени ачылган - узун толкундардагы жарылуунун жай ажыроосу. Андан кийин, окумуштуулар биринчи жолу оптикалык объект менен окуяны аныктоого жетишти - өтө алыскы кызылга жылып галактика.z=0, 7. Бул кубулуштун космологиялык мүнөзүн ырастоого мүмкүндүк берди.
2004-жылы Swift орбиталык гамма-радиациялык обсерваториясы ишке киргизилген, анын жардамы менен рентген жана оптикалык нурлануу булактары менен гамма-диапазондук окуяларды тез аныктоо мүмкүн болгон. Азыр орбитада дагы бир нече аппараттар, анын ичинде гамма-нурлуу космос телескобу иштеп жатат. Fermi.
Классификация
Учурда байкалган өзгөчөлүктөрдүн негизинде гамма нурларынын эки түрү бөлүнөт:
- Узак, 2 секунд же андан көп узактыгы менен мүнөздөлөт. Мындай оорулардын 70%га жакыны бар. Алардын орточо узактыгы 20–30 секунд, ал эми GRB 130427A отунун максималдуу катталган узактыгы 2 сааттан ашык болгон. Мындай узакка созулган окуяларды (азыр үчөө бар) ультра узун жарылуунун өзгөчө түрү катары айырмалоо керек деген көз караш бар.
- Кыска. Алар өнүгөт жана тар убакыт алкакта өчөт - 2 секунддан аз, бирок орто эсеп менен 0,3 секундга созулат. Азырынча рекордсмен 11 миллисекундга гана созулган флеш.
Кийин, биз эки негизги түрдөгү ГРБнын эң ыктымалдуу себептерин карайбыз.
Гипернова жаңырыгы
Көпчүлүк астрофизиктердин пикири боюнча, узун жарылуулар өтө чоң жылдыздардын кулашынын натыйжасы. Массасы 30 күн массасынан ашкан тез айланган жылдызды сүрөттөгөн теориялык модель бар, ал өмүрүнүн аягында кара тешик пайда кылат. Аккреция дискимындай объект, коллапсар, жылдыз конвертинин кара тешикке тез түшүп кетишинен улам пайда болот. Кара тешик аны бир нече секунданын ичинде жутуп алат.
Натыйжада кубаттуу полярдык ультрарелятивдик газ агымдары – реактивдүү учактар пайда болот. Реактивдүү учактардагы заттын агып чыгуу ылдамдыгы жарыктын ылдамдыгына жакын, температура жана бул аймактагы магнит талаасы абдан чоң. Мындай реактивдүү учак гамма нурлануунун агымын түзүүгө жөндөмдүү. Бул кубулуш "супернова" терминине окшошуп, гипернова деп аталды.
Гамма-нурлардын узак жарылууларынын көбү алыскы галактикалардагы адаттан тыш спектрдеги суперновалар менен ишенимдүү түрдө аныкталат. Алардын радио диапазондогу байкоолору ультрарелятивдик реактивдүү учактардын болушу мүмкүн экенин көрсөттү.
Нейтрон жылдыздарынын кагылышуусу
Моделге ылайык, массалык нейтрон жылдыздары же нейтрон жылдызы-кара тешик жуптары кошулганда кыска жарылуулар болот. Мындай окуя өзгөчө аталышка ээ болду - "килон", анткени бул процессте бөлүнүп чыккан энергия жаңы жылдыздардын энергия бөлүп чыгаруусунан үч даражага ашып кетиши мүмкүн.
Бир жуп супермассивдүү компоненттер адегенде гравитациялык толкундарды чыгарган бинардык системаны түзөт. Натыйжада система энергияны жоготот жана анын компоненттери спиралдык траекториялар боюнча бири-бирине тез түшөт. Алардын биригиши өзгөчө конфигурациядагы күчтүү магнит талаасы менен тез айлануучу объектти жаратат, анын аркасында кайрадан ультрарелятивдик учуулар пайда болот.
Симуляция натыйжасы 0,3 секунданын ичинде кара тешикке түшкөн аккрециялык плазма тороид менен кара тешик экенин көрсөтүп турат. Аккрециянын натыйжасында пайда болгон ультрарелятивдик учактардын болушу бирдей убакытка созулат. Байкоо маалыматтары көбүнчө бул моделге дал келет.
2017-жылдын августунда LIGO жана Virgo гравитациялык толкун детекторлору 130 миллион жарык жылы алыстыкта жайгашкан галактикада нейтрон жылдыздарынын биригүүсүн аныкташкан. Килонованын сандык параметрлери симуляция болжолдогондой окшош эмес болуп чыкты. Бирок гравитациялык толкун окуясы гамма-нур диапазонундагы кыска жарылуу, ошондой эле рентген нурларынын инфракызыл толкун узундуктарына чейинки эффекттер менен коштолгон.
Кызыктай жарк
2006-жылдын 14-июнунда Свифт Гамма обсерваториясы 1,6 миллиард жарык жылы алыстыкта жайгашкан өтө чоң эмес галактикада адаттан тыш окуяны аныктаган. Анын мүнөздөмөлөрү узун жана кыска жаркыраган параметрлерге дал келген эмес. GRB 060614 гамма нурларынын жарылуусунун эки импульсу бар: биринчиден, 5 секундага жетпеген катуу импульс, андан кийин жумшак гамма нурлардын 100 секунддук "куйругу". Галактикадагы супернованын белгилери табылган жок.
Жакында эле ушул сыяктуу окуялар байкалган, бирок алар болжол менен 8 эсе алсыз болгон. Демек, бул гибриддик өсүү али теориялык моделдин алкагына туура келбейт.
GRB 060614 аномалдуу гамма-нур жарылуусунун келип чыгышы жөнүндө бир нече гипотезалар бар. ичинде-Биринчиден, биз бул чындап эле узун деп божомолдоого болот, жана кызыктай өзгөчөлүктөр кээ бир конкреттүү жагдайлар менен шартталган. Экинчиден, флеш кыска болуп, окуянын "куйругу" эмнегедир чоң узундукка ээ болду. Үчүнчүдөн, астрофизиктер жарылуунун жаңы түрүнө туш болушту деп болжолдоого болот.
Толугу менен экзотикалык гипотеза да бар: GRB 060614 мисалында окумуштуулар "ак тешик" деп аталган нерсеге туш болушкан. Бул окуя горизонтуна ээ болгон, бирок кадимки кара тешикке карама-каршы убакыт огу боюнча кыймылдаган мейкиндик-убакыттын гипотетикалык аймагы. Негизи салыштырмалуулуктун жалпы теориясынын теңдемелери ак тешиктердин бар экендигин болжолдойт, бирок аларды идентификациялоо үчүн эч кандай өбөлгөлөр жана мындай объекттердин пайда болуу механизмдери жөнүндө теориялык идеялар жок. Кыязы, романтикалык гипотезадан баш тартып, моделдерди кайра эсептөөгө көңүл бурууга туура келет.
Потенциалдуу коркунуч
Гамма-нурлардын Ааламда жарылуулары бардык жерде жана көп кездешет. Табигый суроо туулат: алар Жерге коркунуч туудурабы?
Интенсивдүү гамма-нурланууну пайда кылуучу биосфера үчүн кесепеттерин теориялык жактан эсептеп чыкты. Ошентип, 1052 эрг (1039 MJ же болжол менен 3,3∙1038 туура келет) энергия чыгаруу менен kWh) жана 10 жарык жылы аралыкта жарылуунун таасири катастрофалык болмок. Жарым шарда жер бетинин ар бир чарчы сантиметрине гамма нурлары тийе турганы эсептелген.агым, 1013 эрг, же 1 МДж же 0,3 кВт/саат энергия бөлүнүп чыгат. Башка жарым шарда да кыйынчылык болбойт – ал жерде бардык жандыктар өлөт, бирок бир аз кийинчерээк, экинчилик таасирлерден улам.
Бирок, мындай коркунучтуу түш бизге коркунуч туудурушу күмөн: Күндүн жанында мынчалык укмуштуудай энергияны бөлүп чыгара турган жылдыздар жок. Кара тешик же нейтрон жылдызы болуу тагдыры бизге жакын жылдыздарга да коркунуч туудурбайт.
Албетте, гамма-нурлардын жарылышы биосферага олуттуу коркунуч туудурат жана андан да көп аралыкта, бирок анын радиациясы изотроптук эмес, бир кыйла тар агымда тарай турганын эске алуу керек., жана ага Жерден түшүү ыктымалдыгы жалпы байкалбаганга караганда алда канча азыраак.
Окуу перспективалары
Космостук гамма нурларынын жарылуусу дээрлик жарым кылымдан бери астрономиялык эң чоң сырлардын бири болуп калды. Азыр алар жөнүндө билимдин деңгээли байкоо куралдарынын (анын ичинде космостук куралдардын), маалыматтарды иштеп чыгуунун жана моделдөөнүн тез өнүгүшүнөн улам бир топ жогорулады.
Мисалы, жакында эле жарылуу феноменинин келип чыгышын тактоодо маанилүү кадам жасалды. Ферми спутнигинен алынган маалыматтарды талдоодо гамма-нурлануу ультрарелятивдик реактивдүү учактардын протондорунун жылдыздар аралык газдын протондору менен кагылышынан пайда боло тургандыгы аныкталды жана бул процесстин деталдары такталды.
Алыскы окуялардын жарыгын Z=10 кызыл жылуусу менен аныкталган аралыктарга чейин галактика аралык газдын бөлүштүрүлүшүн так өлчөө үчүн колдонуу керек.
Ошол эле учурдаЖарылуулардын табиятынын көбү азырынча белгисиз жана биз жаңы кызыктуу фактылардын пайда болушун жана бул объекттерди изилдөөдө мындан аркы прогрессти күтүшүбүз керек.
