Гамма-всплески, самые сильные космические взрывы, являются признаком рождения черных дыр. Несколько новых отчетов поддерживают это все более популярное мнение, но расходятся во мнениях относительно того, как и когда образуются черные дыры.
Согласно одной из теорий, известной как модель коллапсара, гравитация быстро сминает ядро звезды, по меньшей мере в 20 раз массивнее Солнца, в черную дыру - сверхплотный пепел, гравитация которого так велика. сильный, даже свет не может вырваться из его хватки. Струи субатомных частиц, генерируемые внутри вращающегося диска материала вокруг черной дыры, устремляются наружу почти со скоростью света. Это генерирует высокоэнергетическое излучение - гамма-всплески, длящиеся от секунд до нескольких минут. Примерно в то же время джеты также разрывают внешние слои сколлапсировавшей звезды, вызывая катастрофический, но менее мощный взрыв сверхновой (SN: 10.07.99, стр. 28).
Эта модель предсказывает, что наблюдатели сначала обнаружат гамма-всплеск. Только когда ее послесвечение потускнеет, они смогут увидеть временное повышение яркости, поскольку свет сверхновой внезапно преобладает над излучением.
В конкурирующей теории, известной как модель сверхновой, сначала возникает сверхновая, а затем, через несколько дней или месяцев, следует гамма-всплеск. В этом сценарии массивная звезда вращается так быстро, что не может мгновенно схлопнуться в черную дыру. Вместо этого он временно превращается в менее плотный пепел, сверхтяжелую нейтронную звезду. При этом ударная волна сбрасывает внешние слои звезды во взрыве сверхновой. Позже вращение этой сверхтяжелой нейтронной звезды замедляется собственным магнитным полем, и тело уже не может сопротивляться своей судьбе. Гравитация сжимает его в черную дыру, и в конце концов возникает гамма-всплеск.
Две статьи, запланированные для предстоящих Astrophysical Journal Letters, похоже, поддерживают модель коллапсара. Джошуа С. Блум из Калифорнийского технологического института в Пасадене и его сотрудники изучили послесвечение ближайшего известного гамма-всплеска, GRB 011121, который был зарегистрирован 21 ноября 2001 года. Изучение послесвечения в видимом свете с помощью космического телескопа Хаббла. в следующие несколько месяцев команда обнаружила признаки «красной шишки» в угасающем свете. Этот бугорок имеет точный цвет, ожидаемый от сверхновой, взорвавшейся в том же месте, что и вспышка.
Подобные признаки сверхновой были обнаружены в послесвечении других вспышек, но никогда так явно, отмечает команда. Исследователям еще предстоит исключить модели, которые могли бы создать красную выпуклость без привлечения сверхновых.
Тем не менее, Блум и его сотрудники говорят, что их результаты исключают модель сверхновой, поскольку предполагаемая сверхновая должна была взорваться примерно в то же время, что и вспышка, а не за несколько дней или месяцев до нее.
В статье в Nature от 4 апреля Джеймс Р. Ривз из Университета Лестера в Англии и его коллеги пришли к другому выводу. Их аргумент основан на анализе рентгеновского послесвечения гамма-всплеска, зарегистрированного 11 декабря 2001 г. и получившего название GRB 011211.
Изучая спектр послесвечения вспышки с помощью рентгеновского многозеркального телескопа Ньютона Европейского космического агентства, Ривз и его сотрудники обнаружили следы магния, серы, кремния, аргона и кальция. Эти тяжелые элементы образуются в результате ядерного синтеза в ядре звезды и выбрасываются в космос взрывами сверхновых. По оценкам команды Рива, горячая, управляемая сверхновой оболочка материала, несущего эти элементы, расширяется в космос со скоростью, составляющей одну десятую скорости света.
Учитывая такую скорость расширения и предполагаемый размер оболочки, исследователи пришли к выводу, что сверхновая взорвалась примерно на 4 дня раньше, чем произошел гамма-всплеск. Похоже, это поддерживает модель сверхновой.
Теоретик Стэн Вусли из Калифорнийского университета в Санта-Круз, который помог разработать модель коллапсара, говорит, что независимо от того, какая модель в конечном итоге победит, «большинство свидетельств теперь показывает, что гамма-всплески сопровождают и являются прямым следствием гибели массивных звезд» и, таким образом, рождения черных дыр.