Міжнародна група вчених представила результати детального спектрального аналізу миттєвого і залишкового рентгенівського випромінювання (післясвітіння) інтенсивного двоепізодного темного гамма-сплеску GRB 150309A. Завданням дослідників було встановити природу миттєвого випромінювання і склад струменя, викинутого під час сплеску. Крім того, на основі оптичного і рентгенівського спектрального аналізу розподілу енергії дослідники виконали моделювання батьківської галактики GRB 150309A, щоб вивчити навколишнє міжзоряне середовище, в якому стався цей спалах.
Гамма-сплески (GRB) – це раптові та найбільш потужні викиди гамма-випромінювання у Всесвіті, що відбуваються на величезних космологічних відстанях від Сонячної системи. За кілька секунд такого сплеску вивільняється стільки енергії, скільки наше Сонце викинуло б за 10 млрд років світіння. Гамма-сплески можна розділити на два сімейства: тривалі (тривають понад дві секунди) і короткочасні (тривають менше двох секунд). За початковим сплеском зазвичай слідує післясвітіння, що довгоживуче і поступово згасає.
Вважається, що короткочасні гамма-сплески виникають унаслідок злиття компактних об’єктів, як-от нейтронні зорі або чорні діри. Батьківськими галактиками короткочасних гамма-сплесків зазвичай є еліптичні або лінзоподібні галактики, які вичерпали основну частину міжзоряного газу і пилу, що обмежує утворення нових зірок.
Тривалі гамма-сплески, ймовірно, виникають в областях зореутворення внаслідок колапсу ядра масивної зірки, коли утворюється чорна діра або нейтронна зоря з подальшим викидом потужного гамма-струменя.
Однак останнім часом, з розвитком засобів спостереження, стали спостерігатися гібридні події, зокрема довготривалі гамма-сплески, що виникають унаслідок злиттів, і короткочасні гамма-сплески колапсуючого походження. Ці події, що поєднують у собі характеристики обох традиційних сімейств, дають нові уявлення про природу гамма-сплесків.
Наука вважає, що оптична затемненість післясвітіння гамма-спалахів може бути спричинена, наприклад, уповільненням вогняної кулі (боліда) в розрідженому навколишньому середовищі або пилом у батьківських галактиках.
Результати аналізу міжнародної групи вчених представлені в статті, опублікованій у журналі Astronomy and Astrophysics. Яскравий спалах GRB 150309A тривалістю близько 52 секунд було зафіксовано 9 березня 2015 року приладом для моніторингу гамма-сплесків космічної обсерваторії Fermi Gamma-ray Space Telescope, розташованої на низькій земній орбіті. Подія складалася з двох епізодів випромінювання: приблизно через 200 секунд після першого, потужнішого викиду, наступив епізод слабкого і м’якого випромінювання.
Незважаючи на сильне гамма-випромінювання, оптичне спостереження з використанням телескопів BOOTES (Burst Observer і Optical Transient Exploration System) і GTC (Gran Telescopio Canarias) результатів не дало: на оптичній довжині хвилі було виявлено тільки батьківську галактику, звідки прийшов сигнал про сплеск. Рентгенівське післясвітіння GRB 150309A було зафіксовано приблизно через 5,2 години після спалаху приладом CIRCE, встановленим на GTC в іспанській обсерваторії Ла-Пальма.
Оптична недоступність за інтенсивного гамма-випромінювання і виражений червоний характер рентгенівського післясвітіння, виявленого в ближньому інфрачервоному діапазоні за допомогою CIRCE, дали змогу вченим припустити, що GRB 150309A належить до підкласу темних сплесків.
“Гамма-сплески отримують назву “темних” (dark bursts), коли, незважаючи на інтенсивне гамма-випромінювання, їхнє оптичне післясвітіння мінімальне або зовсім відсутнє. Відсутність або слабкість оптичного післясвітіння контрастує з типовою поведінкою GRB, коли за гамма-сплеском слідує яскраве оптичне випромінювання. Термін “темні” підкреслює складність виявлення і вивчення цих сплесків в оптичних діапазонах електромагнітних хвиль, розкриття властивостей таких сплесків вимагає багатохвильових спостережень”, – пояснює Альберто Кастро-Тірадо, керівник досліджень, професор Інституту астрофізики Андалусії (Іспанія).
Такі об’єкти, як GRB 150309A, як правило, розташовані в глибині галактик, що вирізняються високою концентрацією космічного пилу, тобто, ймовірно, перебувають на етапі загасання. За словами Марії Грицевич, доцента Університету Гельсінкі, учасниці досліджень і співавтора статті, галактика-господар, в якій виникла GRB 150309A, має унікальні характеристики.
Згідно з висновками вчених, GRB 150309A є одним із найінтенсивніших темних гамма-спалахів, відомих на сьогодні, а найімовірнішою причиною його затемнення є висока концентрація пилу в батьківській галактиці. Спектральний аналіз гамма-випромінювання показав, що струмінь, викинутий під час гамма-сплеску, має гібридний склад зі змішаним домінуванням матерії та магнітного поля. Як пояснює Марія Грицевич, причини цього сплеску можуть бути різноманітними, включно з колапсом зірки, злиттям космічних об’єктів або їхньою комбінацією.
Виявлення об’єкта з дуже червоним рентгенівським післясвіченням має принципове значення.
Зазначимо, до дослідницької групи увійшли вчені з Іспанії, Великої Британії, Німеччини, Індії, Ірландії, Італії, Китаю, США, України, Фінляндії, Чехії, Південної Кореї.