Гамма-всплеск – это катаклизм необозримого масштаба, произошедший в отдаленной галактике в миллиардах световых лет от Земли.

Общие сведения о природе явления

Гамма-всплеск (ГВ) – это внезапное и кратковременное повышение силы космического гамма-излучения. Этот колоссальный импульс энергии рождается в далеких галактиках в момент возникновения черной дыры или вспышке сверхновой. Он вызывает к жизни невероятные вселенские процессы, в десятки раз превосходящие мощность и масштабы выброса сверхновой. Нашей планете повезло, что такие явления, за редким исключением, происходят далеко за пределами Галактики. Существуют и короткие гамма-всплески (ГВ). Механизм их происхождения до конца не понят, но известно, что механизм его отличается от длинного гамма-всплеска. Эти катаклизмы появляются в различных частях Вселенной, на космологических, исчисляющихся миллиардами световых лет, расстояниях от нас.

История открытия: как обнаружили гамма-всплески?

Первый гамма-всплеск был определен в 1967 году военным спутником Vela. Парадокс открытия заключен в том, что в конце 60-х гг. правительство США потратило миллионы долларов на создание спутников-шпионов для слежения за возможными испытаниями ядерного оружия в СССР. Приборы, размещенные на них, должны были фиксировать возникающее гамма-излучение. И они срабатывали так часто, что военные генералы усомнились в возможности противника провести столько секретных ядерных взрывов. Примитивные приборы не определяли местоположение излучения и не давали информации, где оно возникло – на земле или в космосе. Поняв, что природа изучаемого катаклизма не связана с СССР, военные потеряли к ней интерес, и в 1973 году были опубликованы имеющиеся данные по этому открытию.

Чтобы вычислить расположение ГВ, в 1976 году создали Межпланетную сеть (IPN), позволяющую при взаимодействии детекторов, работающих в унисон, использовать метод триангуляции. Эта организация функционирует и в наши дни. Эксперименты КОНУС, проводимые на космических станциях «Венера», позволили выявить отдельный класс гамма-всплесков, имеющих кратковременный характер, и случайность их появления.

Сбор информации о местоположении явления

После определения космической природы энергетических потоков ученые приступили к поиску источников этого феномена. Сила излучения наводила на мысль о его происхождении в пределах нашей Галактики. Но изучение с помощью BATSE – прибора, созданного для обнаружения гамма-всплесков, установленного на космической обсерватории Комптон, – показало изотропность источников и тенденцию к распределению по всей небесной сфере, а не только в плоскости Млечного пути. Ежедневно фиксировались всплески, но без обнаружения их концентрации в одном месте. Тогда укрепилось мнение о дистанции в миллиарды световых лет между Землей и произошедшими взрывами, создавшими потоки энергии.

Открывателем послесвечения в ГВ стала рентгеновская обсерватория BeppoSAX, которую разместили на итальянско-голландском спутнике. Она зафиксировала затихающее излучение в рентгеновском спектре. Это дало возможность телескопам отыскать источник с точностью до секунды. Снимок слабой галактики на этом месте подтвердил теорию о космологической дальности ГВ. С момента запуска в 2004 году спутник вместе с орбитальной обсерваторией Swift стал центром исследований в этой области. На нем установили современную аппаратуру – монитор и телескопы, позволяющие сбор данных в рентгеновском и оптическом спектре. Они предоставили возможность всестороннее изучать гамма-всплески и фиксировать самые значительные события. В 2008 году запустили гамма-телескоп Fermi, который способен отслеживать гамма-кванты в широких диапазонах.

Механизм и классы гамма-всплесков

Наука разделяет этот вид космических энергетических потоков на два типа: короткие и длинные гамма-всплески. Между собой они отличаются временной и спектральной структурой. Механизм появления коротких ГВ связывают с взаимодействием нейтронных звезд и черных дыр. Длинные всплески приписывают эволюции звезды в сверхновую, но не обычную, а перестроившуюся в черную дыру.

Основные характеристики ГВ

У ГВ изучается несколько характеристик: интенсивность излучения, спектр, частота появления, временная структура, направление излучения, суммарное значение потока энергии. Временная структура имеет сложный график. Продолжительность явления меняется в промежутке от сотых частей секунды до сотен секунд. ГВ характеризуются значительной спектральной переменностью в пределах 100-1000 кэВ.

Послесвечение

Ученые теоретически объяснили процессы образования эффекта послесвечения. Произошедшее событие (взрыв или слияние звезд) провоцирует возникновение разлетающейся с ультрарелятивистской скоростью оболочки. В отдельных случаях энергетический поток послесвечения сравним с самим всплеском. Его регистрируют, используя оптические и рентгеновские телескопы. Кривые их блеска сложны для изучения, так как они соединяют излучение головной и обратной волн.

Самые значимые ГВ

С момента фиксации первого гамма-всплеска в 1967 году ведется их список в хронологическом порядке. В него вошли явления, характеристики которых отличаются от стандартных параметров. Обозначение дат ведется: год, месяц, день.

• Поток энергии с наибольшей яркостью среди первых наблюдаемых – GRB 971214.
• Ближайший из замеченных всплесков – GRB 980425.
• Явление, отличающееся особой яркостью, видимое в оптическом и гамма-диапазоне, – GRB 990123.
• Возникший близко к Земле гамма-всплеск с досконально исследованным послесвечением – GRB 030329.
• Первый выброс энергии от сверхновой, снятый с начала появления, – GRB 060218.
• Ярчайшее послесвечение во Вселенной – GRB 080319.
• Гамма-всплеск, произошедший на наибольшем удалении от Солнечной системы из наблюдаемых, – GRB 090423.
• Явление, имевшее наибольшую длительность, составляющую временной интервал до 12 месяцев, – GRB 110328.

Интересные факты: последствия ГВ для Земли

Гамма-всплеск, произошедший на расстоянии в несколько миллионов св. лет в пределах нашей Галактики, и направление выброса которого будет направленно на Землю, приведет к частичному или полному исчезновению существующих жизненных форм и видов. С такими катаклизмами ученые связывают массовые вымирания, произошедшие 250 млн. лет назад, – тогда погибло 95% обитавших видов. А еще раньше на 200 млн. лет погибло 60% морских обитателей.

Прогнозировать время энергетического удара гамма-всплеска невозможно. Но частота появления в Галактике таких явлений измеряется миллионами лет. Так что сегодня нет поводов для беспокойства о нашем будущем.