Ученые зафиксировали самую мощную вспышку гамма-излучения в истории Вселенной. Похоже, что не последнюю

В начале сентября нынешнего года астрофизики всего мира шумно отпраздновали установление рекорда дальности и одновременно древности космических вспышек: орбитальный телескоп Swift зафиксировал гигантский всплеск гамма-излучения (ВГИ), источник которого находился почти на самом краю видимой Вселенной. Этот гамма-всплеск, длившийся чуть более трех минут, получил условное наименование GRB050904 (три буквы аббревиатуры - Gamma-Ray Burst, цифры же означают дату обнаружения). Через несколько дней после его первичной регистрации ученые пришли к выводу, что источник всплеска находился на расстоянии почти 13 млрд световых лет от нашей планеты (один световой год равен примерно 10 трлн километров). Иными словами, выявленный телескопом Swift поток гамма-лучей и инфракрасного света путешествовал по Вселенной в течение этих самых 13 млрд световых лет, прежде чем был наконец замечен его детекторами. Предыдущий рекорд по детектированию земными астрономами гамма-всплеска был побит сразу на 500 млн световых лет. Спутник-шпион помог науке Поскольку, согласно современным оценкам, возраст нашей Вселенной составляет порядка 13,7 млрд лет (именно столько времени прошло с момента Большого Взрыва), зафиксированный 4 сентября ВГИ произошел через 800-900 млн лет после ее рождения. Впрочем, справедливости ради необходимо уточнить, что ранее астрономы различными способами выявили и еще более древние и дальние космические объекты Вселенной, в том числе один квазар (еще не до конца расшифрованный класс объектов, предположительно относимых к широкой категории "активных галактических ядер") и несколько "обычных" галактик. Однако, по мнению одного из ведущих мировых астрофизиков Дональда Лэмба (Чикагский университет, США), уже в ближайшие несколько лет ученые откроют десятки, а может быть, и сотни древнейших гамма-всплесков, произошедших спустя всего 500-600 млн лет после Большого Взрыва. Основным поставщиком этих будущих научных сенсаций должен стать все тот же специализированный космический телескоп Swift - совместный проект американской NASA, Итальянского космического агентства и британского Исследовательского совета по физике частиц и астрономии (суммарные расходы на этот проект составили порядка 250 млн долларов). Swift был запущен в космос 17 ноября 2004 года и уже через несколько дней после выхода на орбиту начал отрабатывать вложенные в него деньги. Согласно расчетам его проектировщиков, телескоп в состоянии детектировать в среднем одно-два события в неделю. Причем в идеале за все время своей работы в космосе он должен выявить около 500 гамма-всплесков (номинально миссия Swift рассчитана на два года, но при удачном стечении обстоятельств срок его службы может быть продлен еще на несколько лет). Гамма-вспышки - это самые большие по силе волновые удары во Вселенной. В течение очень короткого времени (от долей секунд до нескольких минут) после начального момента взрыва в окружающее космическое пространство выбрасывается мощнейший поток гамма-лучей и других волн электромагнитного спектра, энергия которого на несколько порядков превышает совокупную энергию, выделяемую звездами за все время их жизненного цикла. Так, в случае с последней рекордной вспышкой GRB050904 ее мощь была такова, что всего за 200 секунд высвобожденное количество энергии оказалось в 300 раз большим, чем та энергия, которую отдало наше Солнце за 10 млрд лет своего существования. Несмотря на свою колоссальную силу, гамма-вспышки сегодня считаются астрофизиками достаточно обыденными событиями. Однако "отлавливание" ВГИ серьезно осложняется целым рядом причин, важнейшие из которых - их абсолютная неупорядоченность (заранее угадать, в какой части звездного неба произойдет подобное событие, невозможно), крайняя быстротечность и отсутствие периодичности. Если учесть столь капризный характер этих вспышек, в общем-то, нет ничего удивительного в том, что они были открыты менее сорока лет назад. Причем, по хорошо устоявшейся астрофизической традиции, первый ВГИ был выявлен совершенно случайно. В октябре 1963 года военно-воздушное ведомство США вывело на околоземную орбиту новую серию спутников-шпионов, предназначенных для контроля над испытаниями ядерного оружия в атмосфере (вскоре после этого всеми ядерными державами был подписан Договор о запрете ядерных испытаний в трех средах, и американцы хотели держать руку на пульсе, проверяя честность своих потенциальных противников и союзников). Спутники этой новой серии, получившей название Vela (от испанского глагола velar - "наблюдать"), работали парами, располагаясь в противоположных точках большой круговой орбиты с диаметром 250 тыс. километров. Они были оснащены рентгеновскими, нейтронными, оптическими и гамма-детекторами, позволяющими эффективно улавливать любые последствия ядерных взрывов. В частности, детекторы гамма-лучей отслеживали поток жесткого гамма-излучения, исходящего из образующегося в результате ядерного взрыва облака радиоактивных материалов. На протяжении нескольких последующих лет начинка спутников серии Vela постоянно совершенствовалась, и, скажем, уже аппараты пятой версии (Vela 5a и 5b), запущенные в 1969 году, обладали достаточной точностью для того, чтобы выявлять координаты исходных точек отслеживаемых событий. Первый аномальный случай гамма-излучения был зафиксирован 2 июля 1967 года спутниками Vela 4a и 4b. Его предположительный источник находился не на Земле и не в ее атмосфере, а где-то в созвездии Большой Медведицы. Первоначально информация об этом странном явлении была упрятана осторожными американскими военными в секретных архивах, и лишь после того как более поздние версии спутников Vela тоже стали фиксировать аналогичные события, а участвующие в этом проекте ученые из Лос-Аламосской национальной лаборатории Рэй Клебесейдел, Иэн Стронг и Рой Олсен провели соответствующие расчеты и убедились во внеземном происхождении гамма-всплесков, сообщения о ВГИ наконец появились в открытой научной прессе. Последний вздох черной дыры Первая публикация в 1973 году в журнале Ap. J. Letters, авторами которой были три вышеназванных физика, произвела в мировом астрофизическом сообществе настоящий фурор. Выяснение природы и возможных источников этих гамма-всплесков на долгие годы стало одним из любимейших занятий всех профессионалов и любителей звездного неба, и, по большому счету, прояснить эту "великую загадку современной астрофизики" им не удалось до сих пор. По подсчетам дотошных любителей научной статистики, за прошедшие тридцать с небольшим лет с момента первой публикации о космических гамма-всплесках, лет ученые предложили порядка 150 различных теоретических моделей, объясняющих феномен ВГИ. Как отмечает один из ведущих российских специалистов в этой области профессор кафедры астрофизики и звездной астрономии МГУ Владимир Липунов, "практически каждый уважающий себя теоретик имел свою модель гамма-всплеска, как правило, совпадавшую с узкой тематикой собственных исследований. Так, "кометчики" считали, что гамма-всплески - это разряды молний в кометных хвостах, "солнечники" связывали ВГИ со вспышками на Солнце, а те, кто занимался черными дырами, естественно, привлекали черные дыры. Например, известный английский астрофизик Стивен Хоукинг, открывший квантовое испарение черных дыр, предположил, что гамма-всплески - это "последний вздох" испаряющихся черных дыр, ровесников Вселенной. Ваш покорный слуга в те годы учился в аспирантуре академика Якова Зельдовича по теме "нейтронные звезды" и, естественно, считал родиной гамма-всплесков сталкивающиеся нейтронные звезды (к слову, последний эксперимент эту гипотезу не опроверг). Были и гибридные модели: кометы, падающие на нейтронные звезды, столкновения нейтронных звезд и черных дыр и так далее". На протяжении четверти века после открытия ВГИ в космос регулярно отправлялись специальные гамма-обсерватории, гамма-всплески детектировались почти каждый день, что впервые было убедительно доказано советским экспериментом "Конус", осуществленным под руководством Евгения Мазеца на космических аппаратах "Венера-11", "Венера-12" и "Прогноз" в 70-е годы. Однако, по словам Владимира Липунова, "все эксперименты в гамма-астрономии до 1997 года обладали одним большим недостатком: они не позволяли быстро и точно определить направление. Дело в том, что гамма-телескоп давал направление в лучшем случае с точностью до одного углового градуса. В эту область попадают тысячи далеких галактик, и совершенно невозможно установить, с какой из них связан гамма-всплеск". Так, запущенный в 1991 году американский спутник Compton GRO (Gamma-ray Observatory), на борту которого был установлен специальный гамма-монитор BATSE, за время своего долгого барражирования в космосе (последние данные с него были получены в июне 2000-го) выявил порядка 4000 гамма-всплесков во Вселенной. То есть в среднем порядка одного ВГИ в сутки, но ввиду отсутствия в его "боекомплекте" детекторов прочих электромагнитных волн научная ценность его черновой работы оказалось близкой к нулю. Дело сдвинулось с мертвой точки лишь благодаря новаторскому эксперименту, задуманному и блестяще осуществленному совместными усилиями итальянских и голландских астрофизиков, создавших специализированный спутник BeppoSAX (Беппо - фамилия известного итальянского физика, SAX - аббревиатура итальянского Satelito di Astronomica X, "астрономический рентгеновский спутник"), на борту которого одновременно находились и гамма -, и рентгеновский телескопы. Как только гамма-телескоп фиксирует всплеск, в его квадрат ошибок направляется рентгеновский телескоп, точность которого в 60 раз выше. Если за гамма-всплеском следует вспышка рентгеновского излучения, то на выходе получаются координаты всплеска уже с точностью до одной угловой минуты, а в таком квадрате дальше может быть задействован мощный оптический телескоп. Восьмого мая 1997 года BeppoSAX зафиксировал гамма-всплеск, который впервые сопровождался рентгеновским, радио - и оптическим излучением. В спектре последнего учеными были обнаружены линии обычных химических элементов, сильно смещенные в красную сторону. Согласно эффекту Доплера, смещение длин волн в красную часть электромагнитного спектра происходит в случае, если источник этого излучения удаляется от точки наблюдения. И измеренное при помощи специальных формул расстояние до точки этого гамма-всплеска оказалось сравнимым с радиусом видимой части Вселенной. Обнаружение спутником BeppoSAX в мае 1997 года интенсивного "послесвечения" ВГИ с излучением оптических и радиоволн серьезно прибавило веса популярной гипотезе о том, что причиной мощных гамма-всплесков являются внезапные коллапсы сверхмассивных звезд. Они в среднем в 10-30 раз превышают по своей массе наше Солнце и, завершая свой жизненный цикл, образуют черные дыры. Согласно точке зрения сторонников этой гипотезы, на ранней стадии эволюции Вселенной (в первые несколько сотен миллионов лет) коллапсы массивных звезд случались гораздо чаще и были значительно более интенсивными. Последнее открытие древнейшей вспышки GRB050904, которая также сопровождалась длительным "послесвечением" в рентгеновском и оптическом диапазонах, в очередной раз укрепило позиции теории коллапсов массивных звезд. И очень порадовало адептов новомодной космологической гипотезы, постулирующей, что первые звезды во Вселенной появились раньше, чем сформировались первые галактики и квазары. По словам Вадима Арефьева, сотрудника отдела астрофизики высоких энергий Института космических исследований РАН, по-настоящему серьезный прорыв в нашем понимании природы и механизмов возникновения ВГИ может быть совершен примерно через два-три года, когда детально проанализируют результаты работы орбитального телескопа Swift. Что такое Swift Swift оснащен сразу тремя телескопами, которые позволяют быстро производить весь базовый набор необходимых операций для начального выявления и последующей детализации местоположения гамма-всплесков: собственно гамма-телескопом, снабженным 32 тыс. детекторов, рентгеновским телескопом и телескопом, работающим в оптическом


Похожие записи:
  1. Европейская экономика входит в период устойчивого подъема. К удивлению самих немцев, главным мотором европейского роста стала германская экономика
  2. Экономический кризис выявил недостаточную развитость экспортного сектора в прибалтийских странах, а также их слишком большую зависимость от иностранных кредитов
  3. Эволюция финансовых систем определяется не только накопленным богатством наций и не является поступательным процессом. История знает длительные периоды, когда происходил регресс в развитии финансовых систем, преодоленный лишь осмысленными усилиями государства
  4. Более-менее разобравшись с медленным сном, восстанавливающим силы организма, ученые бьются над загадкой сна быстрого. Самая правдоподобная гипотеза — благодаря быстрому сну мы адаптируемся к потокам новой информации
  5. Сервисы и опыт компании Yahoo необходимы корпорации Microsoft, чтобы сдержать наступление Google на рынке онлайн-рекламы
  6. Инженеры из Краматорска придумали энергосберегающий и безотходный способ производства биодизеля. За подобными разработками — энергетическое будущее Украины
  7. Между глобальными подрывными инновациями и инновациями поддерживающими есть промежуточный класс — локальные подрывные. На них нашему бизнесу стоит обратить особое внимание