Астрономы увидели гамма-всплеск с энергией равной полной аннигиляции Солнца

Двум российским и одному польскому проектам удалось в третий раз в истории запечатлеть возникновение оптического свечения, пришедшего вслед за мощным гамма-всплеском. Источниками этих мощнейших во Вселенной взрывов могут быть коллапсы очень массивных звезд, приводящие к образованию черных дыр. Всего в наблюдениях события GRB 160625B участвовало более десятка проектов по всему миру, в том числе три российских. По словам ученых, этот всплеск, вероятно, стал самым мощным из всех зарегистрированных событий. С полными данными наблюдений можно ознакомиться в циркуляре GCN, подробно о роли в них проекта Мини-МегаТОРТОРА рассказывает пресс-релиз Казанского федерального университета.

Гамма-всплеск был зарегистрирован космической обсерваторией «Ферми» 26 июня в 01:40:15 по московскому времени. Его примерные координаты были переданы на Землю для наблюдений в оптическом и других диапазонах. Автоматизированная система Мини-МегаТОРТОРА (ММТ) навелась на область неба, где предположительно произошел всплеск и приступила к наблюдениям уже через 52 секунды после сообщения «Ферми». 

Первое событие оказалось лишь слабым прекурсором основной вспышки. Спустя 136 секунд после наведения на источник сработала сигнальная система дополнительного инструмента на борту «Ферми» — LAT. Продолжительность гамма-всплеска составила примерно 700 секунд, за это время ММТ успела получить 20 снимков области, в которой находился источник вспышки. В частности, система успела зафиксировать пиковую оптическую яркость источника (около 9-й звездной величины) и ее быстрое угасание. Спустя 500 секунд источник пропал со снимков системы.

Параллельно с ММТ наблюдения вели еще две системы телескопов: одна на юге Испании (Pi of the Sky) и одна на Канарских островах. Последняя относится к российской сети телескопов МАСТЕР, созданной ГАИШ (МГУ им. М.В. Ломоносова). Результаты независимых наблюдений подтвердили данные астрономов КФУ. 

Через сутки после всплеска астрономы из Европейской южной обсерватории (ESO) получили спектр источника гамма-всплеска. Анализ красного смещения послесвечения указывает, на то, что свет от источника шел примерно девять миллиардов лет (z=1,41). По предварительным данным, энергия всплеска в гамма-диапазоне достигла 2,5×10⁵⁴ эрг — эта величина соответствует полному превращению всей массы Солнца в чистую энергию. Кроме того, за всплеском наблюдали космическая обсерватория Swift, гамма-спектрометры «Конус» (GGS-Wind) и CALET(МКС), телескопы САО РАН, MITSuME и Тянь-Шаньской обсерватории, массивы радиотелескопов VLA и AMI, инфракрасные приборы RATIR и SMARTS.

Зафиксировать послесвечение гамма-всплеска удалось благодаря тому, что фотоны высоких энергий приходят на Землю раньше, чем фотоны видимого диапазона. Последние могут рождаться, например, на фронте взрывной волны. Другой эффект связан с тем, что фотоны высоких энергий могут быстрее распространяться в межзвездном пространстве. За миллиарды лет полета разница достигает сотен секунд. Но даже несмотря на это, в подавляющем большинстве случаев астрономы видят оптическую вспышку когда она уже идет на спад — в частности, это связано с низкой точностью определения координат рентгеновскими и гамма-телескопами. 

Первая гамма-вспышка, оптическое свечение которой удалось отследить начиная с момента зарождения, произошла в 2008 году — событие GRB080319B. По словам астрономов, настолько яркие всплески происходят редко, примерно раз в восемь лет. Так, благодаря небольшому расстоянию (z=0,937) до всплеска 2008 года, его оптическое свечение можно было несколько секунд наблюдать даже невооруженным глазом. 

Мини-МегаТОРТОРА — автоматическая система, состоящая из девяти широкоугольных телескопов, каждый из которых охватывает примерно 10×10 градусов неба. Она была разработана в Казанском федеральном университете и располагается в САО РАН. Примечательно, что наблюдения за недавним событием оказались успешными даже несмотря на сезон дождей.

Гамма-всплески — одни из самых высокоэнергетических процессов во Вселенной. Различают короткие (до двух секунд), длинные и сверхдлинные (от 10 тысяч секунд) всплески. Считается, что первые вызваны быстрыми процессами поглощения компактных объектов черными дырами и слияниями нейтронных звезд. Длинные всплески ассоциированы с коллапсирующими сверхновыми. Самые длинные события ученые связывают с коллапсом голубых сверхгигантов.

Владимир Королёв