Гамма-всплеск: джет внутри джета

Взрывов в нашей Вселенной происходит великое множество, но, несмотря на кажущееся разнообразие, между некоторыми их типами имеется определенное сходство, которое заставляет задуматься о стоящей за этим сходством общности происхождения.

Несколько десятков лет назад военные спутники, следившие за ядерными испытаниями на Земле и в космосе, обнаружили гамма-всплески — кратковременные (длительностью в десятки секунд) импульсы гамма-излучения. Другой вид импульсов жесткого излучения, правда в более длинноволновом диапазоне, был открыт всего несколько лет назад. Эти рентгеновские вспышки (X-ray flashes) происходят примерно в два-три раза реже, чем гамма-всплески, но на существующем оборудовании их гораздо сложнее обнаружить, поэтому до сих пор общее число известных рентгеновских вспышек исчисляется десятками, а не тысячами, как гамма-всплесков.

Во многих отношениях рентгеновские вспышки подобны гамма-всплескам (см. также: Рентгеновские вспышки и гамма-всплески // Природа. 2002. ¦9. С.80.), что заставило некоторых исследователей предположить, будто они порождены одним и тем же явлением — взрывом массивной звезды. Э. Бергер (E.Berger; Калифорнийский технологический институт, США) и его коллеги считают, что им удалось пойти дальше и свести воедино сразу три вида космических взрывов — гамма-всплески, рентгеновские вспышки и сверхновые типа Ic. Основное отличие между ними определяется тем, какой именно путь выбирает энергия, покидающая взорвавшуюся звезду.

До сих пор считалось, что во время гамма-всплеска вещество с гигантской скоростью выбрасывается в окружающее пространство в виде двух противоположно направленных струй — джетов, на несколько сотен секунд становясь мощным источником гамма-излучения. Уточнить картину позволили радионаблюдения гамма-всплеска GRB 030329, который был зафиксирован спутником "HETE" ("High Energy Transient Explorer") 29 марта 2003 г. Всплеск, произошедший на расстоянии 2.6 млрд св. лет от нас, оказался ближайшим из известных гамма-всплесков, но по энергетике не дотягивал до типичного явления этого класса. Причина недобора энергии прояснилась быстро. Близость гамма-всплеска позволила Бергеру и другим членам группы установить, что джет GRB 030329 имеет двухслойную структуру. Отслеживая все компоненты вспышки, они обнаружили, что гамма-излучение несет лишь небольшую часть энергии всплеска. Источником гамма-лучей оказалась быстрая и узкая струя вещества, окруженная медленным и куда более массивным потоком, генерировавшим мощное радиоизлучение. Суммарная энергия быстрого джета и его медленной оболочки была именно такой, какую должен иметь типичный гамма-всплеск, т.е. около 1051эрг.

Объяснение разницы между гамма-всплесками напрашивается само собой: в типичном гамма-всплеске вся энергия уходит через быстрый джет. В рентгеновской вспышке энергия взрыва распределяется иначе — в быстрый джет попадает ее небольшая часть, а наиболее энергетичным компонентом оказывается более широкий и медленный выброс. Наконец, в сверхновых типа Ic быстрый джет практически отсутствует. Причины различного распределения энергии по джетам пока совершенно неясны.

Nature. 2003. V426. 6963. P.154-157(Великобритания).

http://vivovoco.nns.ru