Источники загадочных гамма-вспышек: новые версии

Несколько месяцев назад было объявлено о том, что проблема кратких GRB-вспышек решена. На основании данных, полученных при помощи спутников Swift и HETE-2 и других космических и наземных телескопов, было высказано предположение, что краткие GRB-вспышки происходят в результате слияния двух нейтронных звезд или нейтронной звезды и черной дыры. Длинные GRB-вспышки длятся минуту или дольше и возникают, когда массивные звезды взрываются с образованием сверхновой.

Однако недавние наблюдения показали, что процессы, приводящие к коротким GRB-вспышкам, гораздо сложнее, чем считалось ранее, сообщает Sky and Telescope. Согласно существующей модели, при слиянии двух нейтронных звезд образующийся объект мгновенно коллапсирует в черную дыру. Небольшое количество оставшегося газа образует диск вокруг черной дыры, из которого под воздействием магнитного поля создаются два противоположно направленных джета. Ударные волны, формирующиеся в джетах, в свою очередь, вызывают GRB-вспышку. Такой сценарий, казалось бы, должен хорошо объяснять свойства коротких GRB-вспышек — краткость, энергию и удаление источников GRB от областей формирования звезд.

Но в июле 2005 года Swift зафиксировал два кратких GRB-всплеска, за которыми следовали вспышки рентгеновского излучения. Мощность этих рентгеновских вспышек была сравнима с мощностью первоначальных гамма-всплесков. Другой краткий GRB-всплеск, зафиксированный в декабре 2005 года, также озадачил астрономов: его общая энергия была сравнима с энергией, выделяющейся при типичном длительном GRB, хотя обычно энергия кратких GRB на порядок меньше.

Эти открытия заставили теоретиков выдвинуть новые предположения касательно природы гамма-всплексов. Эндрю Макфейден (Andrew MacFadyen) и его коллеги предположили, что источниками некоторых кратких GRB-вспышек могут быть двойные звездные системы, состоящие из нейтронной звезды и обычной звезды. Вещество обычной звезды «перетекает» на нейтронную звезду, и как только масса нейтронной звезды превышает некоторый предел, происходит гравитационный коллапс в черную дыру, инициализирующий краткую гамма-вспышку. Часть разлетающегося при этом вещества бомбардирует обычную звезду, вызывая вспышки рентгеновского излучения.

Китайский астроном Цигао Дай (Zigao Dai) вместе с коллегами предложил модель, которая укладывается в рамки сценария слияния. Согласно этой модели, происходит слияние двух сравнительно небольших нейтронных звезд, в результате чего возникает краткая GRB-вспышка. Образующаяся новая нейтронная звезда вращается со скоростью в сотни оборотов в секунду. Появляющееся при этом так называемое «дифференциальное вращение» навивает внутри нейтронной звезды линии магнитного поля. За несколько десятков секунд образуется магнитное напряжение, в результате которого скрытая энергия высвобождается в виде мощного взрыва, выбрасывающего сгустки материи. При столкновении быстро двигающихся сгустков с более медленными возникают вспышки рентгеновского излучения, характеристики которых похожи на параметры излучения, зафиксированного спутником Swift. Этот процесс может повторяться несколько раз, что согласуется с наблюдениями — после GRB-вспышки июля 2005 года наблюдалось пять вспышек рентгеновского излучения.

Астрономам уже удалось выяснить, что, возможно, 10% кратких GRB не имеют ничего общего с процессами слияния. Такие процессы могут проходить в не очень удаленных от нас галактиках, в которых нейтронные звезды-магнетары, обладающие мощным магнитным полем, производят потоки гамма-излучения в течение одной-двух секунд. Наблюдавшиеся вспышки подобного рода очень похожи на обычные краткие гамма-всплески, но их источник может отличаться от источников большинства кратких GRB.

Теоретики предполагают, что вспышки гамма-излучения могут вызвать и другие процессы — например, процесс, называемый «супранова». В этом случае в результате коллапса ядра массивной звезды образуется чрезвычайно тяжелая нейтронная звезда, масса которой больше максимальной массы нейтронной звезды (обычно от двух до трех масс Солнца). Если нейтронная звезда вращается очень быстро, центробежные силы могут до определенного времени предотвращать ее коллапс в черную дыру. Но, в конце концов, вращение замедляется и нейтронная звезда погибает. При этом происходит краткая GRB-вспышка.

Ученые надеются, что дальнейшие наблюдения с помощью Swift и HETE помогут прояснить эту загадку. Одновременно астрономы пытаются выявить подробности процессов, происходящих при длинных гамма-вспышках. Имеется масса доказательств того, что эти взрывы представляют собой гравитационный коллапс быстро вращающейся массивной звезды с низким содержанием тяжелых элементов. В результате такого коллапса образуется сверхновая звезда, которая может быть источником длительных GRB.

Источник: CNews.ru