Астрономія
Астрономія

Післясвітіння гамма-спалаху GRB 190829A не вписалося у стандартні моделі

Астрономи зафіксували високоенергетичні гамма-промені в післясвітінні гамма-спалаху GRB 190829A за допомогою обсерваторії H.E.S.S. Аналізуючи спектр цього випромінювання та зміни рентгенівських і гамма-променів, автори дійшли висновку, що таке післясвітіння не можна пояснити стандартними моделями. Стаття про це надрукована у журналі Science.

DESY, Science Communication Lab

DESY, Science Communication Lab

Що відомо про довгі гамма-спалахи?

Колапс ядра масивної зірки, що швидко обертається, утворює вибух наднової. Процес супроводжується швидким відтоком частинок, які прискорюються приблизно до швидкості світла. Такі відтоки виробляють довгі гамма-спалахи, що спостерігаються як швидкі викиди гамма-випромінювання тривалістю кілька секунд. Потім з’являється післясвітіння, що є результатом взаємодії релятивістських викидів з навколишнім газом. Таке явище зазвичай триває кілька годин або днів.

Який спалах досліджували астрономи?

За допомогою обсерваторії H.E.S.S. дослідники проаналізували післясвітіння гамма-спалаху GRB 190829A, що зафіксували 29 серпня 2019 року в сузір’ї Ерідана. Спостереження проводили три ночі підряд, таким чином вдалося вивчити післясвітіння на проміжку часу від 4,3 до 55,9 годин після початку гамма-спалаху. Відносна близькість цього спалаху дозволила виявити випромінювання з енергіями порядку тераелектронвольт, які інакше поглиналися б у міжгалактичному середовищі, тож астрономи змогли дослідити його спектр. Вони також побудували криву блиску для енергій у діапазоні від 0,2 до 4 тераелектрон.

Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY / YouTube

Про що вони дізналися?

Виявилося, що у першу ніч спостережень енергія випромінювання становила від 0,18 до 3,3 тераелектронвольт, а у другу від 0,18 до 1,4. Сигнал, зафіксований у третю ніч, був надто слабким, щоб визначити спектр енергії. Ці показники фотонів з високими енергіями узгоджуються з показниками фотонів рентгенівського випромінювання, виміряних телескопом Swift у ті самі періоди спостережень.

Астрономи проаналізували, як такі показники сумісні зі стандартною моделлю післясвітіння гамма-спалаху. Ця модель передбачає прискорення частинок в ударній хвилі, яка поширюється назовні з матеріалом, що викидається. Як результат, велика частка ударної енергії іде на посилення магнітного поля та прискорення частинок, і призводить до виробництва широкосмугових нетеплових викидів. Хоча прискорюються і адрони, і лептони, час охолодження для адронів істотно довший за час динамічного удару, що призводить до низьких коефіцієнтів випромінювання. На відміну від адронів, електрони з високими енергіями охолоджуються швидко. Однак для GRB 190829A рентгенівське та гамма-випромінювання демонструють подібне згасання, тобто ці два види променів, скоріш за все, утворилися завдяки одному механізму.