Вчені вперше виміряли поляризацію гамма-спалахів

Масив телескопів ALMA дозволив астрономам детально вивчити в радіодіапазоні післясвічення гамма-спалах — одного з найбільш яскравих подій у Всесвіті. Вченим вдалося вперше виміряти поляризацію супроводжуючого радіовипромінювання. Дані вказують, що це випромінювання породжене зворотною ударною хвилею, тоді як високоенергетична частина випромінюється основною, а тимчасова еволюція поляризації дозволяє виключити наявність великомасштабних магнітних полів джерела, пишуть вчені у виданні The Astrophysical Journal Letters, інформує Ukr.Media.

Гамма-спалахи — це найбільш яскраві електромагнітні події в спостережуваному Всесвіті. У середньому вони тривають близько секунди, але зустрічаються від десятків мілісекунд до декількох годин. Вони складаються з початкового спалаху жорстких гамма-квантів і подальшого тривалого післясвітіння в інших діапазонах від рентгена до радіо. Вони були вперше зареєстровані в кінці 60-х років американськими супутниками, призначеними для спостереження за випробуваннями ядерної зброї.

Сьогодні природа гамма-спалахів до кінця не зрозуміла, хоча на цей рахунок існує ряд гіпотез, які зазвичай пов'язують їх з різними видами наднових і злиттями нейтронних зірок. Всі відомі події такого роду відбулися в далеких галактиках, що говорить про їхню виняткову потужність і рідкісність. Передбачається, що випромінювання гамма-спалахів виходить не симетрично, а у вигляді вузьких потоків. У такому разі близька подія такого роду (наприклад, у Чумацькому Шляху), спрямована у сторону Землі, що могло б значно вплинути на умови на поверхні аж до перетворення її в безжиттєву пустелю.

Згідно з теоретичними уявленнями, взаємодія гамма-спалаху речовини з навколишнім середовищем породжує дві ударні хвилі: одна рухається від джерела, а друга — обернена — у протилежному напрямку. Різні хвилі чутливі до різних параметрів події. Зокрема, породжене в основній хвилі випромінювання показує загальну енергетику, геометрію витоків і розподіл щільності в навколишньому середовищі, тоді як зворотна залежить від складу частинок, споконвічного лоренц-фактора і намагніченості струменя.

У зв'язку з різною фізикою процесів, випромінювання хвиль відрізняється: основна ударна хвиля відповідальна за тривале післясвічення в усіх діапазонах від рентгена до радіо, а короткоживуча зворотна призводить до появи спалаху в оптиці — вона триває десятки секунд, після чого виникає випромінювання в радіодіапазоні, триваюче протягом пари днів.

Черговий гамма-спалах GRB 190114C був зареєстрований 14 січня поточного року. Першим його помітив орбітальний телескоп Swift, який визначив напрям на джерело. Це дозволило іншим телескопам навестися на нього через короткий час. Зокрема, масив субміліметрових телескопів ALMA почав спостереження через дві години після реєстрації, а масив з 27 радіотелескопів VLA — ще через дві години.

Комбінація цих спостережних даних дозволила групі астрономів із США і Німеччини визначити лінійну поляризацію радіовипромінювання, яка повинна бути на рівні 60 відсотків, якщо потік речовини рухається у великому магнітному полі, і менше 10 відсотків, якщо його напрям хаотичним чином змінюється на невеликому масштабі.

Виявилося, що виміряна поляризація з часом зменшилася з 0,87 до 0,6 відсотка, що говорить про впорядкованість магнітного поля на масштабі не більше 1 відсотка діаметра джета (відповідний кутовий масштаб — близько 10-3 радіан). При цьому позиційний кут поляризації плавно змінювався з приблизно 5 градусів до -44 градусів, що дозволяє повністю виключити осьо симетричну конфігурацію поля, зокрема тороїдальні. Ці результати показують, що роль магнітного поля гамма-спалаху відносно невелика, тоді як багато теоретичних моделей передбачали інше.

У минулому році вчені зібрали докази, що короткі гамма-спалахи пов'язані зі злиттям нейтронних зірок. Також нещодавно астрономи побачили гамма-спалах з енергією, рівною повної анігіляції Сонця. Іншому колективу дослідників вдалося зв'язати гамма-спалахи з найбільш намагніченими об'єктами Всесвіту.