Дивлячись в самому серці Гамма-Оплесков: Нова ера в дослідженні найпотужніших вибухів Всесвіту
Гамма-імфри (GRB)-це найпотужніші вибухи, які ми можемо спостерігати у Всесвіті. Вони настільки яскраві, що здатні затьмарювати цілі галактики, кидаючи енергію, порівнянні з тим, що наше сонце випромінює мільярди років. Десятиліттями вчені намагаються розгадати таємниці цих космічних явищ, але ключові питання залишаються відкритими: що викликає такі колосальні вибухи? Яка їх структура? А з чого вони зроблені?
Нещодавно проведене дослідження, що об’єднує дані телескопа Фермі та індійського супутника Астросата, внесло вагомий внесок у розуміння GRB, що надає нові докази того, що фотони, що спостерігаються на ранніх стадіях спалаху, можуть виходити з двох різних викидів у релятивістському потоці. Це відкриття, опубліковане вАстрофізичний журнал, відкриває нову еру у дослідженні GRB, що дозволяє вивчити їх внутрішню структуру та розкрити складні процеси, що лежать в основі їх.
Подвійність GRB: два імпульси, два джерела
Дослідження GRB 180427A було відправною точкою для цього прориву. Цей гамма-промен, записаний 27 квітня 2018 року, виявився двома яскравими імпульсами, розділеними приблизно на п’ять секунд. Аналіз спектру цих імпульсів показав їх суттєву різницю. Перший імпульс продемонстрував сильний тепловий компонент, характерний для фотонів, що випромінюються з поверхні струменя – так -кальованої фотосфери. Другий імпульс, навпаки, переважав не -будинок випромінювання, що вказує на джерело у більш віддаленій частині потоку.
Ця різниця в характеристиках спектру дозволила вченим припустити, що два імпульси походять з фізично різних областей. Однак для підтвердження цієї гіпотези потрібно було, зокрема, було потрібно, зокрема, аналіз поляризації випромінювання.
Поляризація: ключ до розуміння внутрішньої структури GRB
Поляризація світла – це властивість, що описує орієнтацію електричного поля легкої хвилі. Аналіз поляризації дозволяє отримати інформацію про те, як світло взаємодіє з речовиною та про геометрію джерела. У випадку з GRB вимірювання поляризації може говорити про форму струменя, про його склад та напрямок, з якого ми спостерігаємо її.
У цьому дослідженні вчені розробили інноваційний метод оцінки поляризації кожного компонента спалаху. Вони побудували віртуальну модель супутника Astrosat і «запалили» його модельованим вибухом, змінюючи силу поляризації та напрямку. Порівнюючи модельовані сигнали детектора з реальними даними, вони змогли визначити комбінації поляризації, що відтворювали спостережувану поведінку.
Результати були вражаючими: фракції поліції (PF) для теплового компонента оцінюються в 25–40%, а для не -мейден -30-60%. Це підтверджує, що два місця викидів несуть окремі поляризуючі підписи. Більше того, напрямок поляризації зміщується приблизно на 60 ° між імпульсами, що з’єднує цю зміну з переходом від термічного до немистичного випромінювання.
Що це означає: нова картина GRB
Виявлення двох різних викидів у GRB 180427A та аналіз їх поляризації відкривають нову перспективу цих загадкових вибухів. Що ми дізналися?
- GRB не є однорідним: Раніше вважалося, що випромінювання GRB надходить з однієї зони. Нове дослідження показує, що це не так – випромінювання протікає з декількох, можливо, навіть з багатьох місць.
- Складна структура потоку: Поляризуючі дані свідчать про те, що потік GRB має досить гострі краї, а не більш м’які, з поступовою зміною яскравості та швидкості від осі потоку.
- Ми дивимось на потік з його осі: Спектрополяламетрична інформація говорить про те, що ми спостерігаємо реактивну реакцію з її осі та поруч з краю літака.
- Баріонське панування: Сильний тепловий внесок, що становить до 20-60% від загального спостережуваного спектру, вказує на те, що баронічна речовина домінує в потоці, а не великі магнітні поля.
Особистий досвід та думки
Як астрофізик, який працює над проблемами релятивістської астрофізики, я вважаю це відкриття особливо захоплюючим. Дослідження GRB завжди здавалося мені щось на зразок погляду в самому серці Всесвіту, спроба зрозуміти найбільш екстремальні фізичні процеси, які можуть відбуватися в природі.
Використання аналізу поляризації для вивчення GRB є дійсно революційним підходом. Тривалий час поляризація залишалася «забутим» параметром, тоді як спектральний аналіз був домінуючим методом вивчення астрофізичних джерел. Однак, як показує цей приклад, аналіз поляризації може надати унікальну інформацію про геометрію та фізику джерела, недоступний для інших методів.
Що далі: нова ера в дослідженні GRB
Відкриття двох різних викидів у GRB 180427A – це лише початок. Надалі вчені планують провести такі спільні спектральні та поляризаційні дослідження для більшої кількості спалахів.
Зокрема, очікуються прориви завдяки наступним факторам:
- Більше даних: Чим більше даних ми отримуємо, тим краще ми можемо обмежити параметри моделей та отримати більш точне уявлення про фізику GRB.
- Пааріметри наступного покоління: Розробка та запуск нових поляриметрів, таких як Косі, Поляр-2 та Дакша, вимірюватимуть поляризацію з більшою точністю та чутливістю.
- Спільне дослідження: Поєднання даних різних телескопів та супутників дозволить вам отримати більш повне уявлення про GRB.
Висновок
Вивчення GRB – це складне, але надзвичайно важливе завдання. Завдяки новим даним та інноваційним методам аналізу ми поступово наближаємось до розгадування секретів цих космічних явищ. Відкриття двох різних викидів у GRB 180427A є важливим кроком на цьому шляху, який відкриває нову еру у дослідженні найпотужніших вибухів Всесвіту. Ця робота підтверджує, що аналіз поляризації є потужним інструментом для вивчення екстремальних астрофізичних об’єктів та відкриває нові можливості для розуміння основних процесів, що утворюють Всесвіт.
