Что такое гамма-всплески и как часто они случаются?

Примерно раз в сутки спутники за пределами земной атмосферы регистрируют резкие подъемы жесткого рентгеновского и гамма-излучения. В течение нескольких секунд, а иногда нескольких минут, в разных местах на небе вспыхивают источники, которые светят в гамма-диапазоне в 10-100 раз ярче всех остальных объектов во Вселенной, вместе взятых! Около 30 лет с момента открытия гамма-всплесков не было ответов на вопросы, на каком расстоянии происходят эти вспышки, что именно там взрывается и какая при этом выделяется энергия. В последнее время кое-что стало ясно, но многие загадки остаются нераскрытыми до сих пор.

Для отождествления источников гамма-всплесков с помощью наземных телескопов было необходимо добиться быстрого и точного определения их координат на небе (на жаргоне астрофизиков это называется локализацией). Такое стало возможным только в середине 1990-х годов. До этого координаты источника всплеска можно было получить с достаточно высокой точностью (порядка нескольких угловых минут) по разности времени срабатывания приборов на нескольких межпланетных космических аппаратах, но только через сутки после всплеска или более, когда данные со всех спутников поступали на Землю. За это время объект в оптике, как правило, успевал ослабеть до 22-й звездной величины и уйти за пределы досягаемости большинства крупных профессиональных телескопов, не говоря уже о любительских.

Ситуация коренным образом изменилась благодаря прибору BATSE на обсерватории гамма-лучей имени Комптона (GRO), а также рентгеновским спутникам Beppo-SAX, RXTE и HETE. Первое оптическое отождествление источника гамма-всплеска было сделано в феврале 1997 года. Область локализации события GRB970228 пронаблюдали через 21 час на 4.2-метровом телескопе Гершеля на Канарских островах. Наконец, 23 января 1999 года автоматизированная установка ROTSE в США навелась в область мощного всплеска GRB990123, локализованного прибором BATSE, всего через 22 секунды после начала события и зарегистрировала оптический источник 9-й звездной величины! При этом первые три экспозиции были сделаны с интервалом в 25 секунд (через 22, 47 и 72 секунды после сигнала из космоса), и максимальная яркость зафиксирована на втором снимке. Затем источник постепенно угасал и в оптике, и в гамма-диапазоне. Сам гамма-всплеск длился около 100 секунд и оказался одним из самых ярких всплесков, но не самым ярким. Совсем недавно, 29 марта 2003 года, любители из Финляндии смогли визуально пронаблюдать послесвечение всплеска GRB030329 через 8 часов после максимума вспышки, при этом объект все еще светил как звезда 14-й величины!

Наблюдения последних нескольких лет показали, что гамма-всплески происходят на расстояниях в миллиарды световых лет и являются самыми грандиозными явлениями во Вселенной после Большого Взрыва. За секунды в них выделяется больше энергии, чем Солнце способно излучить за все время своего существования! Вероятно, во многих случаях гамма-всплески связаны со взрывами Сверхновых, при которых происходит коллапс ядра гигантской звезды с образованием черной дыры. Но кривые блеска всплесков настолько разноообразны, что они не укладываются в единую модель происхождения. Надо полагать, источниками всплесков могут быть различные процессы в различных классах объектов. Науке это по-прежнему до конца неизвестно.

Во-первых, это просто интересно - увидеть своими глазами источник, который светит ярче сотен миллиардов Солнц и находится дальше любого другого объекта, доступного наблюдениям в любительский телескоп! Во-вторых, при этом можно сделать научное открытие. Никто до сих пор не знает, каким может быть блеск источника в видимом свете во время максимума вспышки. Неизвестно, есть ли корреляция между мощностью всплеска в гамма-диапазоне и звездной величиной в оптике. До сих пор (по состоянию на июль 2003 года) оптические наблюдения в течение первого часа после всплеска исчисляются единицами, не говоря уже об одновременных наблюдениях.

Достойные публикации в ведущих научных журналах! Например, снимки кометы Хейла-Боппа, сделанные японским любителем астрономии Томохито Нарусе во время всплеска GRB970411 и содержащие область его локализации, послужили материалом для статьи в Публикациях Японского Астрономического Общества. При этом всплеск был достаточно средним, к тому же Нарусе использовал пленку чувствительностью 50 единиц, и никакого нового объекта ярче 10-й величины на фотографиях не оказалось. Нет сомнений, что положительный результат вызовет гораздо больший резонанс во всем мире и, не побоюсь этого слова, станет сенсацией, а автор этого снимка войдет в историю астрономии.

Несколькими способами. Во-первых, можно оперативно реагировать на оповещения со спутников. Если навестись в область всплеска в течение минуты, можно успеть зарегистрировать объект 10-12 величины (а возможно и ярче), который будет буквально угасать у Вас на глазах. Если Вы окажетесь первыми, кто обнаружит вспышку, нужно будет как можно более точно определить ее координаты и известить о своем открытии астрономов во всем мире через всплесковую сеть GCN.

На передачу сигнала со спутника на землю и наведение телескопа требуется время от десятков секунд до нескольких минут. Понятно, что при таких наблюдениях практически невозможно застать пик вспышки (хотя, как уже говорилось выше, бывают всплески и ярче, и длиннее события 23 января 1999 года). Тем не менее, есть и другой способ "охоты" за вспышками. На помощь приходит поиск по фотоархивам. Поскольку всплески происходят в случайных точках неба в случайные моменты, иногда любители астрономии случайно снимают именно нужное место в нужное время.

Как ни странно, помимо телескопа понадобится пейджер или мобильный телефон с возможностью отправки на них сообщений электронной почтой для получения оповещений о всплесках. Для поиска в фотоархивах нужен собственно архив, а также карта звездного неба или программа-планетарий с адекватным каталогом для отождествления отснятой области. Снимки, сделанные во время всплеска, нужно будет отсканировать (желательно с негатива, если есть такая возможность).

Мной подготовлен список хорошо локализованных гамма-всплесков с 1990 года, произошедших в темное время суток над горизонтом для европейской территории. После координат всплеска указано созвездие, в котором он вспыхнул, ближайший объект Мессье и расстояние до него в градусах. Если Вы ведете журнал наблюдений и записываете время и длительность экспозиции для каждого снимка, Вы легко сможете проверить, не попадает ли один из гамма-всплесков в поле зрения какой-либо из Ваших фотографий. Если Вы найдете такое совпадение хотя бы с точностью до нескольких минут, непременно сообщите об этом, и мы опубликуем Ваш результат, даже если на снимке не обнаружится нового объекта.

Особенный интерес представляют снимки широкоугольными объективами искусственных спутников Земли - вспышек Иридиумов, пролетов Международной космической станции. Дело в том, что по траекториям спутников можно однозначно определить время экспозиции, даже если оно не было записано при съемке. Это позволит точно узнать, был ли снимок сделан до, после или во время всплеска. К примеру, вспышка Иридиума минус 7-й величины в Москве в 7:09 утра 25 октября 2000 года произошла за минуту до гамма-всплеска GRB001025 в 14 градусах от его источника в созвездии Гидры.

Из других совпадений можно отметить всплеск GRB000727, произошедший 27 июля 2000 года в созвездии Льва в 10 градусах от кометы 1999 S4 (LINEAR), у которой именно в эти дни распалось ядро. Время события - 19:42 UT (23:42 МСК). Если Вы снимали комету в тот вечер с 50-мм или 80-мм объективом, источник всплеска вполне мог оказаться в поле зрения.

И напоследок - один из самых мощных всплесков как будто специально для российских наблюдателей метеоров. В 16:07 UT 16 декабря 1999 года, в период действия потока Геминид, в созвездии Ориона вспыхнул GRB991216, занимающий 16-е место по яркости среди 2127 событий в каталоге BATSE! В это время практически на всей территории России была ночь. В Москве источник всплеска находился на высоте 17 градусов над горизонтом, на Урале, в Сибири и Дальнем Востоке - значительно выше.

Российские астрономы наблюдают уникальную вспышку за пределами нашей Галактики

Страница создана Денисом Денисенко
Последние изменения 23 июля 2003 г.

[К списку статей] [На главную страницу]