Вчера получил сообщение о том, что очередная статья команды МАСТЕР принята в Астрофизический журнал Американского научного общества. Очередная, потому что это уже 15 статья опубликованная в лучших мировых журналах за последний год!
В этой статье мы обратили внимание астрофизиков мира, которые уже полвека изучают самые мощные взрывы во Вселенной - гамма-всплески, на то, что существует некоторое универсальное оптическое свечение, которое возникает либо в процессе гамма-всплеска, либо сразу после его окончания. Причем, мы придумали такую систему координат в которой кривые блеска (поведение яркости вспышки со временем) носят универсальный характер и похожи друг на друга как сиамские близнецы.
Итак, популярно. Великий Роден как-то сказал (не дословно), что искусство скульптуры состоит в том, чтобы убрать из глыбы камня все лишнее и оставить лишь прекрасное. Примерно в этом и состоит метод нашей работы.
23 января 1999 года Карл Акерлоф - американский физик и астрофизик - с командой ROTSE I впервые обнаружил, что взрыв гамма-всплеска может сопровождаться яркой оптической вспышкой. Оптическая вспышка гамма-всплеска GRB990123 за несколько десятков секунд достигла 8-ой звездной величины! Чбобы представить масштаб катастрофы нужно вспомнить, что этот взрыв произошел за милларды световых лет от Земли! Он был в миллионы раз ярче блеска всей галактики в которой взорвалась звезда!
Это великое открытие Акерлофа заставило ученых разных стран строить небольшие полностью роботизированные обсерватории. Так появились проекты BOOTES (Испания), TOROT(Франция), ROTSE III (Следующий проект Акерлофа) . В России с 2002 года стал развиваться проект МАСТЕР(МГУ) и проект Тортора (САО РАН). Проект ROTSE III являлся лидером этих исследований, до 2010 года, когда русский МАСТЕР превратился Глобальную сеть от Благовещенска до Буэнос Айреса и фактически стал лидером ранних наблюдений гамма-всплесков в мире.
Фактически создатели небольших роботов совершили революцию в наблюдательной астрономии - небольшие дешевые телескопы стали инструментом исследования космологических глубин Вселенной.
Карл Акерлоф и Владимир Липунов обсуждают технологию строительства роботизированных обсерваторий в Испании (2010г.)
После двух десятков лет ловли собственного излучения гамма всплесков выяснилось, что это самое собственное излучение весьма неоднородно. Например появились статьи в которых утверждалось, что существует по-крайней мере 6 разных типов собственного (то есть синхронного с гамма излучения).
Начиная с 2010 года, когда у нас в распоряжении появились роботы вблизи Байкала и вблизи Благовещенска,мы начали регулярно ловить оптические вспышки гамма-всплесков.Одни вспышки были хаотическими и скорее коррелировали с гамма-излучением, а другие наоборот вообще никак не коррелировали с гамма-диапазоном. Американский астрофизик Вестрандт (Vestrand, W. T) с коллегами в нескольких статьях в Nature в начале 2000-х годов первым отметил это разнообразие.
И тут мы заметили, что в этом зоопарке оптических вспышек разных всплесков, иногда, прямо на наших глазах возникают идеально-плавные вспышки. Такое впечатление что есть какой то начальный идеал, который потом начинает портиться разными случайными процессами.
Наблюдаемые оптические кривые специально избранных гамма-всплесков. Видно, что кривые отличатся в сотни раз по потоку и по времени. Здесь половина кривых получена российским МАСТЕРом.
Из сотен кривых мы выбрали 10 наиболее ровненьких (полвина этих красавцев была получена русскими МАСТЕРами) и привели к некой безразмерной системе координат. Шкала времени теперь нормировалось на момент максимума ( в качестве нуля выбиралось время срабатывания триггера). Это позволяло избавиться от космологического красного смещения. А поток нормировался на максимум. Вот что получилось:
Те же кривые но нормированные на максимальный поток и на момент максимума.Под ними пунктиром показаны качественные предсказания теоретиков об излучении релятивистского снаряда двигающегося в межзвездном газе. Сначала снаряд практически не тормозится и его энергия не успевает ни существенно излучиться не диссипировать. Ученые называют этот начальный участок адиабатической стадией расширения ударной волны. Потом происходит переход, связанный с тем, что окружающая среда приняла на себя существенную часть начального импульса снаряда. Позже кривая идет под уклон, который может быть круче если излучение уносит существенную часть энергии релятивистского снаряда.
Очевидно, все кривые имеют общую форму! Какова их природа?
Сейчас мало кто сомневается, что гамма-всплески - это явления сопутствующие превращению (коллапсу) массивной звезды в черную дыру.Но не просто обычному коллапсу, который сопровождается "обычной" вспышкой сверхновой, а замедленному в результате быстрого вращения предсверхновой звезды. Центробежная сила замедляет коллапс и дает время превратить гравитационную энергию в электромагнитную! Другими словами (романтическими или драматическими) вещество прежде чем кануть в черную дыру и навсегда скрыться из нашей Вселенной, посылает ей крик о помощи SOS! Мы это обыграли в названии идеально плавной оптической впсышки как SOS-излучение ( Smooth Optical Self Similar Emission (SOS Similar Emission)).
Итак, в процессе гравитационного коллапса быстро вращающейся массивной звезды выделяется гигантское количество электромагнитной энергии в виде узкого "джета" вдоль оси вращения звезды. Есть две области в которой может возникать оптическое излучение - в головной части джета, за ударной волной. Здесь взрывная волна идущая по окружающему звезду газу, тормозится и кинетическая энергия превращается в излучение, в том числе оптическое. Другая область расположена внутри джета. Дело в том, что цен6тральная машина продолжает работать и новая порция релятивистских частиц наталкивается на затормозившуюся в лобовой ударной волне вещество.
Торможение в головной части джета происходит плавно, так как окружающий газ достаточно изотропно распределен и спадает плавно с удалением от точки коллапса.По-видимом именно здесь и рождается SOS-излучение. Наоборот, внутри джета происходит хаотическое столкновение новых снарядов выпущенных образующейся черной дырой,догоняя более ранние снаряды. Вот такая механика. Конечно, в большинстве гамма-всплесков картина гораздо запутаннее и сложнее из-за возможных неоднородностей в окружающем газе и хаотической работой центральной машины. Но это уже другая история.
А наше дело было "услышать" крик звезды о помощи. Ну если не помочь, то хотя бы понять.
Ученым: читайте
завтра-после завтра электронных препринтах.
Если кому не терпится, прилагаю рукопись
Обозрение "Физические явления на небесах" профессора В.М.Липунова.
