Свет с наибольшей энергией от гамма-всплеска

Исследователи наблюдали гамма-всплеск с послесвечением, в котором присутствовали фотоны с наивысшей энергией — в триллион раз более энергичные, чем видимый свет — когда-либо обнаруживаемые при вспышке.

Гамма-всплески — самые мощные взрывы в космосе. Эти взрывные события длятся от доли секунды до нескольких минут и излучают столько же гамма-лучей, сколько все звезды во вселенной вместе взятые. Такое экстремальное количество энергии может высвобождаться только во время катастрофических событий, таких как смерть очень массивной звезды или слияние двух компактных звезд, и сопровождается послесвечением света в широком диапазоне энергий, который затухает со временем.

Прошло десятилетия с момента открытия первого гамма-всплеска, но некоторые из их основных черт остаются неясными. Международная группа исследователей, включая двух астрофизиков из Университета Джорджа Вашингтона, Криссу Кувелиоту и Александра ван дер Хорста, теперь сделала следующий шаг в понимании физических процессов на работе во время этих событий с недавним открытием, опубликованным сегодня в журнале Nature .

Исследователи наблюдали гамма-всплеск с послесвечением, в котором присутствовали фотоны с самой высокой энергией — в триллион раз более энергичные, чем видимый свет — когда-либо обнаруживаемые при вспышке.

«Эту эмиссию с очень высокой энергией ранее предсказывали в теоретических исследованиях, но никогда прежде не наблюдали непосредственно», — сказал доктор ван дер Хорст, доцент кафедры физики в GW.

«После более чем 45-летнего наблюдения GRB мы только что подтвердили существование еще одного неизвестного компонента в их послесвечениях, который значительно увеличивает общий энергетический баланс гамма-всплесков», — добавил доктор физики из GW доктор Кувелиу.

14 января 2019 года исследователи обнаружили взрыв с маркировкой GRB 190114C. Это открытие вызвало широкую кампанию наблюдений по всему электромагнитному спектру с использованием более 20 обсерваторий и приборов по всему миру. Эти совместные усилия позволили международной команде собрать беспрецедентный уровень информации о GRB 190114C, фиксируя эволюцию излучения послесвечения гамма-всплеска с энергией 17 порядков.

В рамках совместных усилий д-р ван дер Хорст и д-р Кувелиоту были частью подгруппы, ответственной за отслеживание излучения радиоволн в послесвечении GRB 190114C. Команда использовала новый радиотелескоп MeerKAT в Южной Африке для регистрации излучения, которое находится на противоположном конце спектра по сравнению с гамма-лучами очень высокой энергии.

«MeerKAT — это новая радиообсерватория с очень хорошей чувствительностью», — сказал доктор ван дер Хорст. «Это прекрасная возможность наблюдать за такого рода событиями. Наша команда реализует многолетнюю программу наблюдения за многими другими гамма-всплесками и другими космическими взрывами в ближайшие годы».

GRB 190114C уникален тем, что исследователи смогли впервые наблюдать фотоны с энергиями тераэлектронвольта (ТэВ) в его послесвечение. Используя телескопы MAGIC Collaboration в Ла-Пальма, Испания, исследователи заметили, что это излучение ТэВ-фотонов было в 100 раз интенсивнее, чем самый яркий из известных устойчивых источников с энергиями ТэВ, Крабовидная туманность. Однако, как и ожидалось, это излучение с очень высокой энергией быстро исчезло примерно через полчаса после начала события, в то время как излучение послесвечения в других частях спектра сохранялось гораздо дольше.

Исследователи отметили, что форма наблюдаемого спектра света послесвечения свидетельствует о процессе излучения, называемом обратным комптоновским излучением. Это событие подтверждает возможность того, что обратное комптоновское излучение обычно возникает при гамма-всплесках.

«MAGIC, детектор фотонов TeV в Ла-Пальма, Испания, открыл новое окно для исследования гамма-всплесков», — сказал доктор Кувелиоту. «Мы с нетерпением ждем понимания их физики и истинного выброса энергии в гамма-всплесках с появлением большего количества обнаружений в будущем».

Источник: https://www.sciencedaily.com/releases/2019/11/191120131300.htm