Гамма-всплески - самые мощные взрывы в космосе. Эти взрывные явления длятся от доли секунды до нескольких минут и испускают столько же гамма-лучей, сколько все звезды во Вселенной вместе взятые. Такое экстремальное количество энергии может быть высвобождено только во время катастрофических событий, таких как смерть очень массивной звезды или слияние двух компактных звезд, и сопровождается послесвечением света в широком диапазоне энергий, которое со временем исчезает.
Прошли десятилетия с момента открытия первого гамма-всплеска, но некоторые из его фундаментальных особенностей остаются неясными. Международная группа исследователей, в которую входят два астрофизика из Университета Джорджа Вашингтона, Крисса Кувелиоту и Александр ван дер Хорст, сделала следующий шаг в понимании физических процессов, происходящих во время этих событий, с недавним открытием, опубликованным сегодня в журнале Nature.
Исследователи наблюдали всплеск гамма-излучения с послесвечением, которое содержало фотоны с самой высокой энергией - в триллион раз более энергичные, чем видимый свет - когда-либо обнаруженные во всплесках.
«Это излучение очень высокой энергии было предсказано ранее в теоретических исследованиях, но никогда ранее не наблюдалось напрямую», - сказал доктор ван дер Хорст, доцент кафедры физики в GW.
«После более чем 45 лет наблюдений за гамма-всплесками мы только что подтвердили существование еще одного неизвестного компонента в их послесвечениях, который резко увеличивает общий энергетический баланс гамма-всплесков», - доктор Кувелиоту, профессор физики GW, добавлено.
14 января 2019 года исследователи обнаружили всплеск GRB 190114C. Открытие вызвало обширную кампанию наблюдений в электромагнитном спектре с использованием более 20 обсерваторий и инструментов по всему миру. Эти совместные усилия позволили международной команде собрать беспрецедентный уровень информации о GRB 190114C, зафиксировав эволюцию послесвечения гамма-всплеска на 17 порядках по энергии.
В рамках совместных усилий д-р ван дер Хорст и д-р Кувелиоту были частью подгруппы, ответственной за отслеживание излучения радиоволн в послесвечении GRB 190114C. Команда использовала новый радиотелескоп MeerKAT в Южной Африке для регистрации излучения, которое находится на противоположном конце спектра по сравнению с гамма-лучами очень высокой энергии.
«MeerKAT - это новая радиообсерватория с очень хорошей чувствительностью», - сказал д-р ван дер Хорст. «Это отличная возможность наблюдать за такого рода событиями. Наша команда осуществляет многолетнюю программу наблюдения еще большего количества гамма-всплесков и других космических взрывов в ближайшие годы».
GRB 190114C уникален тем, что исследователи впервые смогли наблюдать фотоны с энергией тераэлектронвольт (ТэВ) в его послесвечении. Используя телескопы MAGIC Collaboration в Ла-Пальме, Испания, исследователи заметили, что это излучение ТэВ-фотонов было в 100 раз более интенсивным, чем самый яркий известный устойчивый источник с энергиями ТэВ, Крабовидная туманность. Как и ожидалось, это очень высокоэнергетическое излучение быстро исчезло примерно через полчаса после начала события, в то время как послесвечение в других частях спектра сохранялось гораздо дольше..
Исследователи отметили, что форма наблюдаемого спектра послесвечения указывает на процесс излучения, называемый обратным комптоновским излучением. Это событие подтверждает возможность того, что обратное комптоновское излучение обычно возникает при гамма-всплесках.
«MAGIC, детектор ТэВ-фотонов в Ла-Пальме, Испания, открыл новое окно для исследований гамма-всплесков», - сказал д-р Кувелиоту. «Мы с нетерпением ждем возможности понять их физику и истинное выделение энергии при гамма-всплесках с дальнейшим обнаружением в будущем».