Ученые решают десятилетия

Международная группа учёных во главе с астрофизиками из Университета Бата в Великобритании,измеренныймагнитное поле в далеком гамма-всплеске (GRB), что впервые подтверждает теоретическое предсказание, сделанное десятилетиями, — что магнитное поле в этих взрывных волнах становится запутанным после того, как выброшенный материал врезается в окружающую среду и сотрясает ее. середина.

Черные дыры образуются, когда массивные звезды (как минимум в 40 раз больше нашего Солнца) погибают в результате катастрофического взрыва, вызывающего взрывную волну. Эти чрезвычайно энергичные события выбрасывают вещество со скоростями, близкими к скорости света, и приводят к ярким, кратковременным вспышкам гамма-излучения, которые могут быть обнаружены спутниками, вращающимися вокруг Земли — отсюда и их название — гамма-всплески.

Магнитные поля могут проходить через выброшенный материал, и по мере формирования вращающейся черной дыры эти магнитные поля скручиваются в форму штопора, который, как считается, фокусирует и ускоряет выброшенный материал.

Магнитные поля невозможно увидеть напрямую, но их подпись закодирована в свете, создаваемом заряженными частицами (электронами), которые проносятся вокруг силовых линий магнитного поля. Наземные телескопы улавливают этот свет, который миллионы лет путешествовал по Вселенной.

Руководитель астрофизики в Бате и эксперт по гамма-излучению, профессор Кэрол Манделл, сказала: «Мы измерили особое свойство света — поляризацию — чтобы непосредственно исследовать физические свойства магнитного поля, питающего взрыв. Это отличный результат, который решает проблему давняя загадка этих экстремальных космических взрывов — загадка, которую я изучаю уже долгое время».

Задача состоит в том, чтобы запечатлеть свет как можно скорее после вспышки и расшифровать физику взрыва. Согласно прогнозу, любые первичные магнитные поля в конечном итоге будут уничтожены, когда расширяющийся фронт ударной волны столкнется с окружающими звездными обломками.

Эта модель предсказывает свет с высоким уровнем поляризации (> 10 процентов) вскоре после вспышки, когда крупномасштабное первичное поле все еще не повреждено и вызывает отток. Позже свет должен стать практически неполяризованным, поскольку при столкновении поле искажается.

Команда Манделла первой обнаружила сильно поляризованный свет через несколько минут после вспышки, подтвердившей наличие первичных полей с крупномасштабной структурой. Однако картина расширения будущих потрясений оказалась более противоречивой.

Команды, наблюдавшие гамма-всплески в более медленное время — от нескольких часов до суток после вспышки — обнаружили низкую поляризацию и пришли к выводу, что поля уже давно были уничтожены, но не могли сказать, когда и как. Напротив, группа японских астрономов объявила об интригующем обнаружении 10-процентно поляризованного света в гамма-всплеске, который они интерпретировали как поляризованный прямой удар с длительными упорядоченными магнитными полями.

Ведущий автор нового исследования, аспирантка Бата Нурия Джордана-Митьянс сказала: «Эти редкие наблюдения было трудно сравнивать, поскольку они касались очень разных временных масштабов и физических явлений. Не было возможности согласовать их в стандартной модели».

Тайна оставалась неразгаданной более десяти лет, пока команда Бата не проанализировала GRB 141220A.

В новой статье, опубликованной в «Ежемесячных уведомлениях Королевского астрономического общества», команда Манделла сообщает об открытии очень низкой поляризации в прямом ударном свете, обнаруженном всего через 90 секунд после взрыва GRB 141220A. Сверхскоростные наблюдения стали возможными благодаря интеллектуальному программному обеспечению команды на полностью автономном роботизированном Ливерпульском телескопе и новому поляриметру RINGO3 — инструменту, который регистрировал цвет, яркость, поляризацию и скорость затухания гамма-всплесков. Объединив эти данные, команда смогла доказать, что:

Джордана-Митьянс сказала: «Это новое исследование основано на наших исследованиях, которые показали, что самые мощные гамма-всплески могут питаться крупномасштабными упорядоченными магнитными полями, но только самые быстрые телескопы смогут увидеть их характерный сигнал поляризации, прежде чем они будут потеряны для наблюдения». взрыв».