Міжнародна група астрофізиків виконала точний теоретичний розрахунок процесу, який вважають «рушійним механізмом» коротких гамма-спалахів.
Гамма-спалахи такого типу традиційно пов’язують зі злиттям двох — невеликих надщільних залишків світил, що завершили своє існування вибухом наднової. Результатом злиття має стати утворення чорної діри, яка швидко обертається, з акреційним тором і релятивістськими — потоками частинок, що випускаються в протилежних напрямках уздовж осі обертання діри. Ці струмені, як припускають, породжують гамма-випромінювання, яке реєструють як короткий спалах.
Величезну роль у формуванні джета, як ми вже , відіграє магнітне поле. «Необхідно було простежити за реорганізацією магнітного поля та перетворенням його хаотичної структури на впорядковану, — каже учасниця дослідження Крісса Кувеліоту (Chryssa Kouveliotou) з . — Усе це потребує часу. Щоб розібратися в проблемі, нам довелося продовжити моделювання: часовий відрізок, який ми розрахували, має рекордну тривалість». Ідеться тут про 35 мілісекунд; така тривалість може видатися незначною, але для розглянутих процесів вона істотна, і на її розрахунок обчислювальний кластер в (Німеччина) витратив близько семи тижнів.
У моделі авторів нейтронні зорі, що зливалися, мали масу 1,5 сонячної та радіус 13,6 км. Початкова відстань між їхніми центрами дорівнювала 45 км. Обидві зорі мали магнітне поле з максимальною індукцією 1012 Гс.
Компоненти системи швидко зближувалися й приблизно через 8 мс утворювали метастабільну надмасивну нейтронну зорю, яка проіснувала лише кілька мілісекунд і перетворилася на чорну діру масою 2,91 сонячної та тор масою 0,063 сонячної, що її охоплював. Дуже швидко швидкість акреції встановилася на рівні 0,2 маси Сонця за секунду; якщо припустити, що вона істотно не змінюватиметься, тор зникне за 0,3 с.
| Результати моделювання на позначках 7,4, 15,3 та 26,5 мс. Жовтий колір відповідає більшій густині, а червоний — меншій. Тороїдальне й полоїдальне магнітні поля позначено зеленим та білим. (Ілюстрація з Astrophysical Journal Letters.) |
Учених, утім, більше цікавило те, що відбувається з магнітним полем під час переходу від надмасивної нейтронної зорі до чорної діри. Як з’ясувалося, початкове турбулентне поле поступається місцем двокомпонентній структурі з тороїдальною та полоїдальною (спрямованою вздовж осі обертання чорної діри й необхідною для зародження джета) складовими. При цьому магнітне поле «посилюється»: у торі індукція на часовій позначці 26,5 мс сягає 2•1015 Гс, а полоїдальна складова досягає 8•1014 Гс.
За словами астрофізиків, результати розрахунків відповідають даним спостережень гамма-спалахів і за енергетичними, і за часовими характеристиками.
Відеоверсія моделювання:
| На цьому рисунку дані про густину вилучено. Угорі показано силові лінії магнітного поля надмасивної нейтронної зорі, унизу — те саме для чорної діри. (Ілюстрація з Astrophysical Journal Letters.) |
Повну версію звіту опубліковано у виданні ; статті можна завантажити із сайту .
Підготовлено за матеріалами .
Лише зареєстровані користувачі можуть залишати коментарі. Увійдіть або зареєструйтеся.
Коментарі (4):
Гамма-вспышка (или гамма-всплеск) - взрывной выброс огромного количества энергии, наблюдаемый в отдаленных галактиках (большая часть энергии приходится на самое жесткое излучение электромагнитного спектра). Ученые говорят, что из всех видов таких вспышек наибольшую опасность представляют короткие гамма-всплески.
Используя данные космических наблюдений, ученые пришли к выводу, что подобные события происходят примерно раз в 100 миллионов лет. Воздействие вспышек на озоновый слой может иметь самые негативные последствия - например, под воздействием такого излучения возникают оксиды азота, которые в течение длительного времени разрушают озоновый слой. Как следствие, большее количество ультрафиолетового излучения должно достигать поверхности Земли.
По мнению ученых, следы вспышек в космосе найти не представляется возможным, поскольку объекты движутся в Галактике сложным образом, и отследить их путь назад на время порядка 100 миллионов лет, не представляется возможным. Вместе с тем, подобное излучение должно было оказывать сильное влияние на организмы на Земле. Кроме этого, геологическим следом подобного события может быть большое количество изотопа железа-60.
На настоящий момент причины гамма-вспышек достоверно неизвестны. По одной из версий, вспышка наблюдается, когда Земля попадает в конус излучения, испускаемого во время взрыва сверхновой. По другим - в результате слияния нейтронных звезд. В октябре 2011 года в Science появилась работа, в которой ученые сообщали об обнаружении фотонов с рекордными энергиями - порядка 100 гигаэлектронвольт.
Новая гамма-миссия NASA Fermi начинает отрабатывать вложенные в нее деньги. Этот телескоп зафиксировал самый мощный из зарегистрированных гамма-всплесков -- катастрофических событий, происходящих на краю Вселенной, природа которых до конца пока непонятна. Сам всплеск увидели еще 16 сентября, в 3.13 мск, но только сейчас, после выхода публикации в научном журнале, о событии рассказали прессе.
Зарегистрированное телескопом под индексом GRB 080916C событие поистине грандиозно. Случившийся 12,2 млрд лет назад (на заре существования нашей Вселенной) взрыв оказался приблизительно в 9000 раз мощнее стандартной сверхновой, а выброшенное в результате гравитационного коллапса вещество разогналось до скорости 0,999999 световой.
Гамма-лучи от катастрофы пришли к Земле первыми. Благодаря аппаратуре Fermi удалось оперативно направить в эту точку неба в созвездии Киля и другие инструменты, которые смогли увидеть катастрофу в других спектральных диапазонах.