Самую яркую и самую загадочную за всю историю космических наблюдений вспышку гамма-излучения удалось зафиксировать международной группе астрономов, описавших это явление в статье, где они высказывают мнение, что вспышка может служить доказательством пока что чисто умозрительной теории квантовой гравитации.
Вспышка гамма-излучения, получившая название GRB 080916C, была зафиксирована в созвездии Киля 16 сентября 2008 года в 03.12 мск космической обсерваторией "Ферми", изучающей Вселенную в широком гамма-диапазоне. Оба гамма-телескопа "Ферми" сумели детектировать энергию излучения в превышающую энергию фотонов видимого света в диапазоне от 3 тысяч до 5 миллиардов раз.
"Вспышки излучения с такой энергией до сих пор мало изучены, и лишь теперь космический телескоп Ферми дает нам такую возможность", - приводит слова Питера Михельсона (Peter Michelson), профессора Стэнфордского университета, руководителя работ на одним из телескопов Ферми, пресс-служба Стэнфордского центра линейного ускорителя (Stanford Linear Accelerator Center, SLAC) при министерстве энергетики США.
Вспышки гамма-излучения происходят при взрыве сверхновых. Когда у массивных звезд кончается водородное топливо, поддерживавшее их свечение в течение миллиардов лет, их ядро сжимается и образует черную дыру, а остальная материя в соответствии с процессом, еще не нашедшем точного объяснения, разлетается в окружающее пространство со скоростью, близкой к скорости света. Эти потоки материи протискиваются сквозь внешние слои вещества, образующего звезду, и устремляются далее в космическое пространство, где взаимодействуют с газом, испущенным звездой в прошлом. Это взаимодействие приводит к яркому послесвечению, затухающему со временем.
Обычно энергия гамма-излучения при взрыве сверхновых составляет сотни килоэлектронвольт, иногда доходя до одного мегаэлектронвольта. В энергетическом спектре GRB 080916C ученые обнаружили гамма лучи с энергией в 13 гигаэлектронвольт. Согласно данным группы Йохана Грейнера, астронома из института Внеземной физики имени Макса Планка, наблюдавшей за явлением в инфракрасном диапазоне из обсерватории Ла-Силла в Чили, вспышка произошла на расстоянии в 12,2 миллиарда световых лет от Земли.
Данные о расстоянии до источника позволили команде космической обсерватории рассчитать не только его мощность, в 9 тысяч раз превысившую мощность взрыва среднестатистической сверхновой звезды, но и скорость частиц газа, разлетавшихся от эпицентра взрыва лишь на 0,0001% медленнее скорости света. Природа гамма-всплеска остается загадочной для авторов публикации не только по своему происхождению, но и по характеру, так как ученым удалось зафиксировать существенную временную разницу между обнаружением потока низкоэнергетических гамма-лучей и высокоэнергетических лучей, которые детекторы "Ферми" засекли только несколько секунд спустя. Подобное разделение во времени было до сих пор зафиксировано только в одной гамма-вспышке. У ученых есть несколько версий, описывающих подобный временной лаг.
Например, несмотря на то, что специфика окружающего космического пространства, различна для каждого нового взрыва сверхновой, обычно оно включает в себя останки звезды, разбросанные взрывом, сильные магнитные поля, черную дыру, частицы, ускоренные ее притяжением, а так же различные виды излучений. Вероятно, задержка во времени между низко- и высокоэнергетическим всплесками гамма-излучения наблюдается из-за того, что источники этих двух видов излучения различны, или различен механизм возбуждения этого излучения.
Согласно другой теории, теории квантовой гравитации, пока не подтвержденной экспериментально, временной лаг между низко- и высокоэнергетическими квантами излучения мог нарастать постоянно по мере их долгого путешествия в 12,2 миллиарда световых лет через космическое пространство. По мнению ученых, на самом маленьком уровне окружающее нас пространство вовсе не непрерывно, а напротив, является очень бурно меняющейся средой, так называемой "квантовой пеной". Кванты гамма-излучения с меньшей энергией, согласно этой теории, обладают и меньшей квантовой гравитационной массой, а потому, движутся в такой "квантовой пене" быстрее, чем высокоэнергетические, более тяжелые частицы.
Ученые, работающие с обсерваторией "Ферми", надеются в будущем при обнаружении новых гамма-вспышек, установить соотношение между таким временным лагом излучений различной энергии и параметрами их источника. Если предположения о квантовой гравитации окажутся справедливыми, то расстояние до источника гамма всплеска должно сильно влиять на величину временного лага. Если же в задержке виновата специфика взрыва сверхновой, то лаг должен оставаться примерно одинаковым для разных вспышек. "В течение нескольких грядущих лет мы планируем обнаружить еще несколько ярких гамма-всплесков в космосе, сопоставление которых поможет нам ответить на возникшие вопросы", - уверен Михельсон.
"Вспышки излучения с такой энергией до сих пор мало изучены, и лишь теперь космический телескоп Ферми дает нам такую возможность", - приводит слова Питера Михельсона (Peter Michelson), профессора Стэнфордского университета, руководителя работ на одним из телескопов Ферми, пресс-служба Стэнфордского центра линейного ускорителя (Stanford Linear Accelerator Center, SLAC) при министерстве энергетики США.
Вспышки гамма-излучения происходят при взрыве сверхновых. Когда у массивных звезд кончается водородное топливо, поддерживавшее их свечение в течение миллиардов лет, их ядро сжимается и образует черную дыру, а остальная материя в соответствии с процессом, еще не нашедшем точного объяснения, разлетается в окружающее пространство со скоростью, близкой к скорости света. Эти потоки материи протискиваются сквозь внешние слои вещества, образующего звезду, и устремляются далее в космическое пространство, где взаимодействуют с газом, испущенным звездой в прошлом. Это взаимодействие приводит к яркому послесвечению, затухающему со временем.
Обычно энергия гамма-излучения при взрыве сверхновых составляет сотни килоэлектронвольт, иногда доходя до одного мегаэлектронвольта. В энергетическом спектре GRB 080916C ученые обнаружили гамма лучи с энергией в 13 гигаэлектронвольт. Согласно данным группы Йохана Грейнера, астронома из института Внеземной физики имени Макса Планка, наблюдавшей за явлением в инфракрасном диапазоне из обсерватории Ла-Силла в Чили, вспышка произошла на расстоянии в 12,2 миллиарда световых лет от Земли.
Данные о расстоянии до источника позволили команде космической обсерватории рассчитать не только его мощность, в 9 тысяч раз превысившую мощность взрыва среднестатистической сверхновой звезды, но и скорость частиц газа, разлетавшихся от эпицентра взрыва лишь на 0,0001% медленнее скорости света. Природа гамма-всплеска остается загадочной для авторов публикации не только по своему происхождению, но и по характеру, так как ученым удалось зафиксировать существенную временную разницу между обнаружением потока низкоэнергетических гамма-лучей и высокоэнергетических лучей, которые детекторы "Ферми" засекли только несколько секунд спустя. Подобное разделение во времени было до сих пор зафиксировано только в одной гамма-вспышке. У ученых есть несколько версий, описывающих подобный временной лаг.
Например, несмотря на то, что специфика окружающего космического пространства, различна для каждого нового взрыва сверхновой, обычно оно включает в себя останки звезды, разбросанные взрывом, сильные магнитные поля, черную дыру, частицы, ускоренные ее притяжением, а так же различные виды излучений. Вероятно, задержка во времени между низко- и высокоэнергетическим всплесками гамма-излучения наблюдается из-за того, что источники этих двух видов излучения различны, или различен механизм возбуждения этого излучения.
Согласно другой теории, теории квантовой гравитации, пока не подтвержденной экспериментально, временной лаг между низко- и высокоэнергетическими квантами излучения мог нарастать постоянно по мере их долгого путешествия в 12,2 миллиарда световых лет через космическое пространство. По мнению ученых, на самом маленьком уровне окружающее нас пространство вовсе не непрерывно, а напротив, является очень бурно меняющейся средой, так называемой "квантовой пеной". Кванты гамма-излучения с меньшей энергией, согласно этой теории, обладают и меньшей квантовой гравитационной массой, а потому, движутся в такой "квантовой пене" быстрее, чем высокоэнергетические, более тяжелые частицы.
Ученые, работающие с обсерваторией "Ферми", надеются в будущем при обнаружении новых гамма-вспышек, установить соотношение между таким временным лагом излучений различной энергии и параметрами их источника. Если предположения о квантовой гравитации окажутся справедливыми, то расстояние до источника гамма всплеска должно сильно влиять на величину временного лага. Если же в задержке виновата специфика взрыва сверхновой, то лаг должен оставаться примерно одинаковым для разных вспышек. "В течение нескольких грядущих лет мы планируем обнаружить еще несколько ярких гамма-всплесков в космосе, сопоставление которых поможет нам ответить на возникшие вопросы", - уверен Михельсон.