Астрономы зафиксировали два разных типа гамма-вспышек с интервалом в 4 минуты

Фото из открытых источников

Гамма-всплески (ГВ) относятся к числу самых энергетически мощных космических событий со времен Большого взрыва, испуская самый мощный тип излучения — гамма-лучи, которые превратили неприметного Брюса Баннера в бушующего Халка, но в астрономическом масштабе, потенциально способном уничтожить целую планету.

Гамма-всплески излучения классифицируются по продолжительности, включая короткие, длящиеся менее двух секунд, и длительные, длящиеся более двух секунд (возможно, гораздо дольше). Считается, что первые образуются в результате различных столкновений и последующих слияний компактных небесных объектов, таких как нейтронные звезды и черные дыры. 

Последние обычно связаны со сверхновыми, возникающими в результате коллапса ядра, — вспышками умирающих звезд, масса которых может в десятки раз превышать массу Солнца.

Теперь астрономы сообщили о событии, не похожем ни на одно другое из ранее наблюдавшихся или предсказанных: короткий и длинный гамма-всплески, произошедшие с интервалом всего в четыре минуты — событие настолько необычное, что может потребовать пересмотра классификации гамма-всплесков и сценариев их происхождения. 

Этот необычайно впечатляющий экземпляр, получивший название GRB 160425A, описан в статье, опубликованной в журнале Nature Astronomy.

«На данный момент это единственное событие с таким странным свойством», — заявил ведущий автор исследования астрофизик Бин Чжан из Гонконгского университета. «Я думаю, что это два независимых гамма-всплеска, но вероятность того, что они произойдут одновременно (в одном направлении и примерно в одно и то же время), настолько низка, что мы должны признать, что у этой пары одно и то же происхождение».

Взрывы были зафиксированы 25 апреля 2016 года космической обсерваторией Нила Гехрельса «Свифт», что было необходимо, поскольку атмосфера Земли непрозрачна для гамма-лучей , а наземные телескопы затем отслеживали затухающее послесвечение.

Галактика-хозяин, возможно, пара сливающихся галактик, находится так далеко, что свету от вспышек потребовалось примерно 5,5 миллиарда лет, чтобы достичь нас.

Таким образом, это событие произошло почти за миллиард лет до образования нашей Солнечной системы, и его высокоэнергетический свет преодолел более трети космической истории, чтобы достичь нас. 

Первый гамма-всплеск, обозначенный как G1, длился всего 1,7 секунды и связан со слиянием звезд, тогда как второй всплеск, обозначенный как G2, длился 51,2 секунды и связан со слиянием коллапсирующих звезд. 

Считается, что гамма-всплески высвобождают свою энергию в виде сфокусированных пучков. Если на мгновение отвлечься от этого факта для наглядности, то первый всплеск высвободил количество солнечной энергии, эквивалентное миллиардам лет, а второй — примерно в три раза больше:

«Совокупной энергии, излучаемой Солнцем за всю его жизнь, недостаточно, чтобы учесть вторую составляющую», — объясняет Чжан и отмечает, что учет излучения в виде пучка существенно меняет математические расчеты.

В целом, это открытие не похоже ни на один из предыдущих гамма-всплесков, поскольку оно сочетает в себе три особенности: два отдельных всплеска, спокойный промежуток между ними и тот факт, что это гамма-всплески разных типов.

Исследователи описывают пять возможных объяснений, каждое из которых, по их словам, является «сложным», что объясняет упомянутые ранее астрономические вероятности.

Первая причина – случайность. Возможно, вспышки произошли в разных галактиках-хозяевах, которые совпадают в пространстве и времени, с разницей примерно в четыре минуты, и обе направлены в сторону Земли.

Вероятность того, что это произойдет в любой конкретный момент времени и на любом участке неба, составляет примерно 2 на триллион; даже за все годы наблюдений Swift, она составляет всего около 1 на 100 000 – 1 на 10 миллионов.

Второе объяснение заключается в том, что оба всплеска произошли в одной и той же галактике, но в разных местах. Вероятность может составлять от 8 на 10 триллионов до 8 на триллион, а с учетом всех многолетних наблюдений Swift эта вероятность становится еще меньше, чем в первом сценарии.

Для сравнения, 10 триллионов дней эквивалентны более чем 27 миллиардам лет, что почти вдвое превышает возраст Вселенной.

Третье объяснение заключается в том, что мы наблюдаем редкую разновидность гамма-всплеска типа I (короткой продолжительности), возникающего в результате столкновения тел, таких как нейтронные звезды, которые испускают Большой взрыв (не тот самый Большой взрыв), за которым следует более слабое излучение в виде хвоста.

Однако длительный период затишья между ними, а также тот факт, что второй всплеск слишком энергичен, чтобы быть просто остаточным явлением, делают это маловероятным.

Вступает четвертая интерпретация: может ли это событие быть единичным гамма-всплеском типа II (длительной продолжительности), возникшим в результате коллапса умирающей массивной звезды, причем основному взрыву (G2) предшествовало меньшее, предсмертное излучение (G1)?

Иными словами, это что, звездная отрыжка перед тем, как обреченная звезда смертельно извергнет свои радиоактивные внутренности? Возможно, нет, поскольку такой процесс, скорее всего, приведет к более слабому первоначальному излучению.

Наконец, пятое объяснение может быть самым интригующим и нестандартным. Этот двойной гамма-всплеск может возникнуть в рамках одной системы, включающей неопределенный тип и количество небесных тел, генерируя взаимосвязанный взрыв, который соединяет два самых энергетически насыщенных события во Вселенной посредством какого-то механизма, который пока не может быть определен; загадка на века. 

«В этом и заключается сложность. Мы исчерпали все возможности», — сказал Чжан. «Все сценарии сопряжены с серьезными трудностями. Для меня, как для теоретика, работающего над гамма-всплесками более двух десятилетий, этот сценарий стал настоящим испытанием».