Ученые нашли объяснение самых мощных взрывов во Вселенной
Самые яркие взрывы во Вселенной могли быть результатом древних умирающих звезд.
Гамма-всплески (GRB) — это самые яркие и самые энергичные вспышки света во Вселенной. По данным NASA, выпущенный в результате огромного космического взрыва, одиночный гамма-всплеск способен светить примерно в миллион триллионов раз ярче, чем Солнце, и, по большей части, ученые не могут объяснить, почему это происходит.
Читайте также: Ученые создали первый в мире атомный вихревой пучок — закрученный смерч из атомов и молекул с загадочными свойствами, которые еще предстоит понять. Подробнее: Физики впервые создали «атомный торнадо»
Отчасти проблема в том, что все известные гамма-всплески происходят очень-очень далеко — обычно на расстоянии миллиардов световых лет от Земли. Иногда родная галактика GRB находится настолько далеко, что кажется, что свет вспышки исходит из ниоткуда, ненадолго вспыхивая из черного пустого неба и исчезая через несколько секунд. Эти гамма- всплески «пустого неба», как их называют некоторые астрономы, представляют собой космическую загадку на протяжении более 60 лет.
Новое исследование было опубликовано в журнале Nature.
Ученые предложили убедительное математическое объяснение происхождения мощных всплесков. Согласно исследованию, которое смоделировало взаимодействие между гамма-лучами и другими мощными источниками энергии, такими как космические лучи, все эти туманные всплески в пустом небе могли быть результатом массивных звездных взрывов в дисках далеких галактик.
«Мы смоделировали гамма-излучение всех галактик во Вселенной… и обнаружили, что именно звездообразующие галактики производят большую часть гамма-излучения «пустого неба», — говорит ведущий автор исследования Мэтт Рот, астрофизик в сообщении Австралийского национального университета в Канберре.
Астрономы предпочитают два основных объяснения загадки гамма-излучения пустого неба. Согласно одному из объяснений, лучи возникают, когда газ падает в сверхмассивные черные дыры, которые находятся в центрах всех галактик во Вселенной. В этом сценарии, когда частицы газа засасываются в черную дыру, небольшая их часть улетучивается и вместо этого излучается большими струями вещества со скоростью, близкой к световой. Считается, что эти мощные струи могут быть ответственны за гамма-всплески.
Другое объяснение указывает на звездные взрывы, называемые сверхновыми. Когда у больших звезд заканчивается топливо и они вспыхивают в этих мощных сверхновых, они могут отправить близлежащие частицы, взорвавшиеся со скоростью, близкой к световой. Эти высокоэнергетические частицы, называемые космическими лучами, могут затем сталкиваться с другими частицами, разбрызгиваемыми через загазованные внутренние районы между звездами, производя гамма-лучи.
В своем новом исследовании астрономы сосредоточились на этом втором объяснении, моделируя взаимодействия между космическими лучами и межзвездным газом в различных типах звездообразующих галактик.
В результате они обнаружили, что на скорость гамма-излучения влияют несколько ключевых факторов, включая размер галактики, скорость звездообразования (которая влияет на скорость сверхновых) и начальную энергию космических лучей, создаваемых каждой сверхновой.
Получив модель, предсказывающую скорость гамма-всплесков для галактик любого размера, ученые сравнили свою модель с реальным обзором гамма-излучения, составленным космическим гамма-телескопом Ферми NASA. Исследователи обнаружили, что их расчеты согласуются с наблюдениями и что сверхновые в галактиках, образующих звезды, могут объяснить большинство, если не все, гамма-всплески пустого неба.
«Это важная веха — наконец обнаружить происхождение этого гамма-излучения, разгадывая загадку вселенной, которую астрономы пытались разгадать с 1960-х годов», — сказал Рот.
Исследователи добавили, что черные дыры, вероятно, все еще ответственны за некоторые из гамма-лучей, которые улавливают наши спутники. Но когда дело доходит до загадочных гамма-всплесков пустого неба, голодные дыры просто не нужны; взрывающихся звезд в далеких уголках Вселенной достаточно, чтобы объяснить это явление.
