Gamma-vspleski

GAMMA-VSPLESKI - vnezapnye kratkovrem. povysheniya intensivnosti kosmich. g-izlucheniya s energiei v desyatki i sotni keV. Byli obnaruzheny s amer. ISZ serii "Vela" (dannye opublikovany v 1973 g.). V pervye gody izucheniya G.-v. nablyudalis' ne chashe 5-8 raz v god i poetomu schitalis' redkim yavleniem. V konce 70-h gg. byli razrabotany spec. pribory dlya issledovanii G.-v. Naibolee chuvstvitel'nye iz nih (rabotavshie na sovetskih avtomatich. mezhplanetnyh stanciyah "Venera-11, -12") pozvolili registrirovat' G.-v. kazhdye 2-3 sut.

Ris. 1. Tipy nablyudaemyh gamma-vspleskov (po osi ordinat otlozhena intensivnost' vspyshki, opredelyaemaya po skorosti scheta fotonov, no osi absciss - vremya, otschityvaemoe ot nachala vspyshki).

Ris. 2. Harakternye energeticheskie spektry gamma-vspleskov: a - stepennoi, b - eksponencial'nyi. F - chislo fotonov v edinichnom intervale energii, fiksiruemoe v edinicu vremeni; e - energiya fotonov.

Po moshnosti izlucheniya G.-v. sushestvenno prevoshodyat uroven' diffuznogo metagalaktich. fona g-luchei ot vsego neba i na nesk. poryadkov velichiny prevyshayut potoki ot izvestnyh diskretnyh istochnikov. Vremennaya struktura vspleskov ochen' slozhna i raznoobrazna. Polnaya dlitel'nost' sobytii menyaetsya ot dolei do soten sekund. Porazitel'na energetika yavleniya. Iz vozmozhnyh ocenok rasstoyaniya do istochnikov G.-v. sleduet, chto unosimaya imi iz istochnika energiya tol'ko v g-diapazone dostigaet 10⁴⁰ erg. Svetimost' zhe vsei nashei Galaktiki v etom diapazone sostavlyaet »5^.10³⁸ erg/s. Eti cifry govoryat o tom, chto istochnikami G.-v. yavl. astrofizich. ob'ekty neizvestnogo ranee vida s sovershenno neozhidannymi i neobychnymi sv-vami. Znachit. interes k novomu astrofizich. yavleniyu porodil mnozhestvo samyh raznoobraznyh gipotez o prirode G.-v. Po mere nakopleniya nablyudatel'nyh dannyh krug vozmozhnyh ob'yasnenii suzhaetsya. Na ris. 1 predstavleny naibolee harakternye tipy vremennyh struktur G.-v. (svoego roda "krivye bleska"). Eti primery ne peredayut vsego raznoobraziya G.-v., no, nesomnenno, otrazhayut vazhnye osobennosti processov generacii izlucheniya v istochnikah. V ryade sluchaev vo vremennyh profilyah vspleskov nablyudayutsya intensivnye korotkie impul'sy dlitel'nost'yu Dt = 0,01-0,1 s. Eto oznachaet, chto istochniki vspleskov ochen' kompaktny. Verhnii predel na razmery izluchayushei oblasti opredelyaetsya rasstoyaniyami ~sDt » 3000 km.

Individual'nye razlichiya v energetich. spektrah G.-v. vyrazheny menee yarko. Inogda vstrechayutsya spektry, blizkie po forme k stepennym, dF~e^-ade, (ris. 2,a). No preimushestvenno nablyudayutsya spektry vida dF~e^-bexp(-e/e₀)de (ris. 2,b). Kak pravilo, spektr izlucheniya v hode vspleska sil'no evolyucioniruet, harakteristich. energiya menyaetsya so vremenem, e₀(t). Obshaya cherta evolyucii sostoit v tom, chto pri perehode ot nachal'noi k posleduyushim stadiyam vspleska formiruyutsya bolee myagkie spektry, izluchenie s fotonami bol'shih energii zatuhaet bystree.

Po vidu uglovogo raspredeleniya istochnikov G.-v. na nebesnoi sfere i po harakteru statistich. zavisimosti, k-raya opisyvaet rost chisla nablyudenii vspleskov pri perehode ot sil'nyh (blizkih) vspleskov k bolee slabym (dalekim), bylo ustanovleno, chto istochniki G.-v. yavlyayutsya galaktich. ob'ektami. Ih raspredelenie v prostranstve ogranichivaetsya po vysote nad galakticheskoi ploskost'yu sr. rasstoyaniem z ~1 kpk i napominaet, po-vidimomu, raspredelenie promezhutochnoi sferich. podsistemy Galaktiki. Polnoe chislo G.-v., proishodyashih v Galaktike za god, mozhet dostigat' ~10⁴.

Ris.3. Vremennoi profil' vspleska, zafiksirovannogo 5 marta 1979 g. ("Venera-11, -12").

Ris. 4. Energeticheskii spektr vspleskov 5 marta 1979 g. ("Venera-11,-12"). Pravaya krivaya - spektr nachal'nogo impul'sa, levaya krivaya - spektr pul'siruyushego izlucheniya.

Ris. 5. Linii v spektre gamma-vspleska 22 iyunya 1979 g. ("Venera-11"). Elektrony plazmy v sverhsil'nom magnitnom pole svobodno dvizhutsya tol'ko vdol' polya. Energiya poperechnogo dvizheniya kvantovana. Pogloshenie v raione 50 keV svyazano, po-vidimomu, s izmeneniem energii elektronov, dvizhushihsya poperek polya. Liniya izlucheniya s energiei 460 keV mozhet interpretirovat'sya kak izluchenie, voznikayushee pri annigilyacii elektron-pozitronnyh par i preterpevshee gravitacionnoe krasnoe smeshenie v pole neitronnoi zvezdy s massoi

Izuchenie moshneishego vspleska 5 marta 1979 g. i treh povtornyh bolee slabyh vspleskov v marte i aprele togo zhe goda pokazalo, chto ih obshim istochnikom yavl. neobychnyi vspyhivayushii rentgenovskii pul'sar v sozvezdii Zolotoi Ryby. Vsplesk 5 marta 1979 g. sostoyal iz chrezvychaino intensivnogo uzkogo nachal'nogo impul'sa i posleduyushih menee sil'nyh impul'sov s periodom 8 s (ris. 3). Kartina pul'sacii, soderzhashaya posledovatel'nosti glavnyh impul'sov i bolee slabyh interimpul'sov, polnost'yu sootvetstvuet predpolozheniyu o nablyudenii izlucheniya iz oblastei magn. polyusov neitronnoi zvezdy, promodulirovannogo ee vrasheniem. V otlichie ot izvestnyh stacionarno izluchayushih rentg. pul'sarov vspyshka zatuhla za 5-6 min. Na ris. 4 pokazany energetich. spektry nachal'nogo impul'sa i posleduyushei fazy pul'sacii. V pervom spektre prisutstvuet liniya, u fotonov k-roi e »430 keV, chto sootvetstvuet energii fotonov annigilyac. linii 511 keV, ispytyvayushei krasnoe smeshenie v gravitac. pole neitronnoi zvezdy s massoi radiusom R = 10⁶ sm (annigiliruyut elektron-pozitronnye pary). Predpolagaetsya, chto vsplesk 5 marta 1979 g. yavl. naibolee yarkim predstavitelem osobogo klassa korotkih G.-v. (ris. 1, vnizu); istochniki dr. korotkih vspleskov raspolozheny dal'she, i svyazannye s nimi vspleski nablyudayutsya tol'ko v impul'snoi nachal'noi faze. Pul'siruyushee izluchenie, esli ono i imeet mesto, maskiruetsya fonom.

Polucheny dannye, ukazyvayushie na svyaz' s neitronnymi zvezdami i drugih, bolee "obychnyh" G.-v. V ih energetich. spektrah v ryade sluchaev takzhe nablyudalis' annigilyac. linii s energiei fotonov 400-500 keV i, chto osobenno primechatel'no, linii poglosheniya v raione 50 keV (ris. 5). Absorbcionnye linii mogut voznikat' v istochnike vsledstvie izbirat. poglosheniya vyhodyashego izlucheniya vneshnimi bolee holodnymi oblastyami plazmy na elektronnoi ciklotronnoi chastote w_B = eV/mc. Ocenki magn. polya po energii linii poglosheniya dayut velichinu V »5^.10¹² Gs. Takimi sverhsil'nymi magn. polyami mogut obladat' tol'ko neitronnye zvezdy.

Bolee kosvennye svidetel'stva o neitronnyh zvezdah kak istochnikah G.-v. polucheny takzhe pri statistich. rassmotrenii nablyudat. dannyh. Bylo ustanovleno, chto polnyi vyhod energii v istochnikah proporcionalen prodolzhitel'nosti vspleskov, a sr. moshnost' izlucheniya priblizitel'no postoyanna. Predpolagaetsya, chto svetimost' istochnikov ogranichivaetsya kriticheskoi svetimost'yu, k-raya dlya neitronnyh zvezd, imeyushih massy , sostavlyaet ~10³⁸ erg/s.

Poka eshe net obshepriznannogo ob'yasneniya prirody skorotechnyh processov, razygryvayushihsya v istochnikah G.-v. Naibolee predpochtitel'nymi kazhutsya predpolozheniya o tom, chto vspleski vyzyvayutsya nestacionarnoi akkreciei na neitronnuyu zvezdu v dvoinoi sisteme ili zhe vzryvnym termoyadernym goreniem vypavshego veshestva. Kak vozmozhnye prichiny G.-v. rassmatrivayutsya takzhe: vybrosy veshestva iz vnutr. sloev neitronnoi zvezdy, soprovozhdayushiesya yadernym raspadom; processy bystroi perestroiki magn. polya (sm. Vspyshki na Solnce); padenie na neitronnuyu zvezdu asteroidov; osvobozhdenie energii pri "zvezdotryaseniyah". Dlya vyyasneniya proishozhdeniya G.-v. neobhodimo nadezhnoe otozhdestvlenie hotya by nesk. istochnikov s konkretnymi astrofizicheskimi ob'ektami, nablyudayushimisya v dr. diapazonah dlin voln.

Lit.: Goleneckii S. V., Mazec E. P., "Venera-11 i -12" issleduyut kosmicheskie g-vspleski, "Priroda" 1979 № 10; Syunyaev R. A., Istochnik g-vspleskov - rentgenovskii pul'sar, tam zhe, 1979 № 9; Prnluckii O. F., Rozental' I. L., Usov V. V., Moshnye vspleski kosmicheskogo gamma-izlucheniya "UFN", 1975, t. 116; Shklovskii I. S., Zvezdy. Ih rozhdenie, zhizn' i smert'. 3 izd., M., 1984.

(E.P. Mazec)