Для розуміння природи гамма-сплесків важливо знати, з яких місць батьківських галактик вони надходять. У статті «Найяскравіші вибухи у Всесвіті» сказано, що якщо гамма-сплески відбуваються під час колапсу масивних зір, то вони мають тяжіти до областей зореутворення; але якщо це результат злиття подвійних релятивістських зір, наприклад нейтронних зір і чорних дір, то гамма-сплески можуть спостерігатися далеко від областей формування зір. Однак не слід забувати, що поки жодна з цих двох теорій не доведена, тому астрофізики обговорюють й інші можливі варіанти.
Так, уже неодноразово розглядалися моделі, пов’язані з різними видами темної матерії. У тому, що існує величезна кількість невидимої речовини, астрономи давно не сумніваються: хоча її присутність видає лише тяжіння, воно ясно вказує, що на периферії галактик такої речовини набагато більше, ніж видимої, яка утворює зорі та міжзоряні хмари. На жаль, поки не зрозуміло, в яких об’єктах прихована ця невидима речовина: чи утворює вона щось подібне до зір, чи розсіяна у вигляді елементарних частинок. Але оскільки «прихована маса» галактик дуже велика — у великих систем вона значно більша за видиму масу, — астрономи ставляться до темної речовини дуже серйозно і постійно шукають її можливі прояви. Якби виявилося, що просторовий розподіл гамма-сплесків у галактиках узгоджується з розподілом не якогось типу зір, а саме темної матерії, це дозволило б пролити світло як на походження самих гамма-сплесків, так і на природу невидимої речовини.
Співробітники Державного астрономічного інституту ім. П.К. Штернберга (МДУ) Цвєтков Д.Ю., Блінніков С.І. і Павлюк Н.Н (http://xxx.itep.ru/abs/astro-ph/0101362) порівняли розподіл поверхневої густини гамма-сплесків і різних типів зоряного населення галактик. Виявилося, що в їхніх внутрішніх частинах, так званих «балджах», радіальний розподіл гамма-сплесків схожий на розподіл старих зір сферичної складової галактик. Але в зовнішніх частинах, де зорі та газ у спіральних галактиках сконцентровані в диску, що обертається, густина гамма-сплесків спадає до периферії повільніше, ніж густина видимих дисків, радше нагадуючи розподіл темної матерії, яка утворює навколо галактики обширне гало. Отже, вони розподілені в просторі не так, як області зореутворення, які в близьких до нас системах сконцентровані в галактичних дисках.
Багато спостерігачів ореолів наполягають на тому, що бачать їх переважно в галактиках, цілком охоплених спалахом зореутворення. Морфологія таких галактик дуже складна, їх важко класифікувати. Тому було б неправомірно порівнювати такі незвичайні галактики з близькими до нас нормальними спіральними галактиками. Схожість у розподілі гамма-сплесків і старих зір у «балджах» можна пояснити тим, що в епоху активних гамма-спалахів «балджі» були надто молодими. Є й інший варіант: гамма-сплески можуть породжуватися і в нинішню епоху в сферичній складовій галактик, наприклад у кулястих зоряних скупченнях; таку гіпотезу висловив московський астроном Ю.Н. Єфремов (). На перший погляд, схожість у розподілі гамма-сплесків і темної матерії здається дивовижною: адже оптичні ореоли перших мають бути переважно видимі там, де багато звичайної речовини, здатної світитися. Однак слід врахувати, що видима й невидима речовина тісно пов’язані між собою силами гравітації. Навіть якщо ми бачимо гамма-сплеск у галактиці зі спалахом зореутворення, не можна стверджувати, що він неодмінно породжений звичайною масивною зорею. Замислимося: а що викликає спалах зореутворення в масштабі цілої Галактики?
Загальновизнано, що ініціатором формування як самих галактик, так і першого покоління зір є темна матерія. Космологи знають, що в ранньому Всесвіті, за червоного зміщення z > 1000 збурення температури реліктового випромінювання мали таку саму амплітуду, як і збурення густини видимої речовини. Ця амплітуда в ту далеку епоху була дуже малою — близько 0,001% від середнього рівня (нещодавно астрономи виміряли це за кутовими флуктуаціями температури реліктового випромінювання). Але після епохи z = 1000, коли речовина охолола і стала прозорою для світла, флуктуації реліктового випромінювання не змінювалися, а флуктуації речовини зростали за рахунок гравітаційних сил. Якби Всесвіт містив лише видиму речовину, то, згідно з класичною теорією Є.М. Ліфшиця, флуктуації густини речовини змогли б до нашої епохи зрости лише в z разів і досягли б усього 1%. Всесвіт був би майже однорідним: ні галактик, ні зір, ні нас із вами ще не було б, якби не темна матерія, збурення густини в якій були більшими. Саме вона почала створювати структури — великі потенціальні ями, в які потім стікала звичайна речовина, утворюючи видимі галактики, квазари, зорі, планети...
Якщо гамма-сплески породжуються об’єктами, що складаються з темної матерії, то, природно, ми побачимо сплески поблизу областей зореутворення, що не буде доказом генетичного зв’язку гамма-сплесків і звичайних масивних зір, а лише вкаже на те, що звичайна речовина супроводжує невидиму. Не можна забувати також про те, що яскраві післясвітіння спостерігалися і там, де жодних галактик не було виявлено (таким, наприклад, був спалах GRB000301C). Усе це цілком природно, якщо гамма-сплеск породжений об’єктом, що складається з темної речовини: такий об’єкт може проеволюціонувати й сколапсувати до моменту, коли зорі ще тільки починають формуватися. Як саме народжується гамма-сплеск в об’єкті з невидимої речовини, залежить від властивостей темної матерії, яку шукають і астрономи (на небі), і фізики (в лабораторіях). Наприклад, у групі А.В. Гуревича (ФІАН) розглядаються моделі гамма-сплесків в об’єктах із нейтраліно — масивних частинок, передбачених моделями суперсиметрії. Це найімовірніший кандидат на роль темної матерії. Інший варіант висунув автор цієї нотатки: можливо, темна матерія (або її більша частина) складається з «дзеркальної речовини», запропонованої в 1966 р. І.Ю. Кобзарєвим, Л.Б. Окунем та І.Я. Померанчуком для відновлення комбінованої парності, порушеної в розпадах частинок. Обговорюються й інші можливості. Поки що рано будувати детальні теорії такого роду, але астрономи не повинні заплющувати очі на нові незвичайні можливості: зростання кількості вивчених гамма-сплесків уже дуже скоро може підтвердити їхній просторовий збіг із темною матерією. Тоді дві космічні загадки зіллються в одну і, можливо, допоможуть знайти їхнє спільне розв’язання.
ПРО АВТОРА: Сергій Іванович Блінніков, доктор фіз.-мат. наук, співробітник Інституту теоретичної та експериментальної фізики (ІТЕФ), Державного астрономічного інституту ім. П.К. Штернберга (ДАІШ МДУ).
Лише зареєстровані користувачі можуть залишати коментарі. Увійдіть або зареєструйтеся.
Коментарі (0):