Samyi dalekii, samyi zhelannyi7.05.2009 21:21 | N.T. Ashimbaeva/GAISh, Moskva
23 aprelya 2009 goda sputnikom NASA Swift byl zafiksirovan 10-sekundnyi gamma-vsplesk (GRB) v napravlenii sozvezdiya L'va, kotoryi prishel ot samogo udalennogo iz izvestnyh ob'ektov vo Vselennoi. Razlichnye nazemnye teleskopy posle soobsheniya Swift proveli izmereniya krasnogo smesheniya ob'ekta, velichina ego kolebletsya ot 7.6 do 8.2 (okolo 13.1 milliarda svetovyh let ot Zemli, t.e. my nablyudaem ob'ekt vo Vselennoi, kotoraya byla v 20 raz molozhe, chem seichas). Dazhe esli vnesti popravku svyazannuyu s rasshireniem Vselennoi, vse ravno eto budet ekstremal'noe znachenie. Predydushii vsplesk-rekordsmen po rasstoyaniyu byl zafiksirovan v sentyabre 2008 goda, ego krasnoe smeshenie sostavlyaet velichinu 6.7, chto na 190 millionov svetovyh let blizhe, chem vnov' otkrytyi vsplesk. Takim obrazom, vnov' otkrytyi GRB 090423 - samyi udalennyi iz izvestnyh na nastoyashii moment ob'ektov Vselennoi.
Risunok 1. Eto izobrazhenie - summa izobrazhenii, poluchennyh opticheskim (golubye i zelenye kruzhki) i rentgenovskim (oranzhevye i krasnye kruzhki) teleskopami Swift. Opticheskogo kompan'ona, sootvetstvuyushego gamma-vsplesku, ne obnaruzheno. Izobrazhenie imeet razmer v 6.3 uglovyh minut. (Izobrazhenie: NASA/Swift/Stefan Immler).
Opticheskii (ul'trafioletovyi) i rentgenovskii teleskopy Swift byli srazu ispol'zovany dlya lokalizacii ob'ekta. Swift pokazal spadayushee rentgenovskoe poslesvechenie, no v vidimom svete nichego ne bylo obnaruzheno. Poslesvechenie mozhet dat' ochen' bol'shuyu i vazhnuyu informaciyu o vzorvavshemsya ob'ekte i ego neposredstvennom okruzhenii. No v silu togo, chto etot process ochen' korotkii, i ostyvanie proishodit bystro, neobhodima chetkaya koordinaciya nablyudenii, kotorye nado provodit' v alertnom rezhime.
Mnogie nazemnye teleskopy byli napravleny v sootvetstvuyushuyu tochku na nebe, i v techenie posleduyushih treh chasov bylo provedeno mnozhestvo nablyudenii. Cherez 20 minut posle vspyshki s pomosh'yu infrakrasnogo teleskopa UKIRT na Mauna Kea v etom meste byl obnaruzhen infrakrasnyi ob'ekt.
Odnovremenno byli polucheny izobrazheniya poslesvecheniya v infrakrasnom diapazone na teleskope Gemini North Telescope takzhe raspolozhennogo na Mauna Kea. Istochnik prisutstvoval na dlinnovolnovyh izobrazheniyah, no na dlinah voln men'she 1 mikrona ego ne bylo vidno. Takoi obryv v spektre interpretiruetsya kak sootvetstvuyushii krasnomu smesheniyu dlya vozrasta v 13 milliardov let.
Na teleskope Galileo National Telescope v La Pal'ma na Kanarskih ostrovah opredelili, chto poslesvechenie imeet z = 8.2. Ispol'zuya Ochen' bol'shoi teleskop (Very Large Telescope) v Chili, uchenye poluchili primerno takuyu zhe cifru,a imenno, 13.035 milliardov svetovyh let.
Risunok 2. Zatuhanie poslesvecheniya GRB 090423 v infrakrasnoi oblasti, poluchennoe s pomosh'yu teleskopa Gemini North Telescope na Gavaiyah. (Izobrazhenie: Gemini Observatory/NSF/AURA/D. Fox, A. Cucchiara (Penn State Univ.) and E. Berger (Harvard Univ.)).
Gamma-vspleski - eto samye moshnye iz izvestnyh vzryvov vo Vselennoi. Oni proishodyat v moment, kogda massivnye zvezdy uzhe ischerpali svoi yadernye resursy. V rezul'tate ih yadra nachinayut bystro szhimat'sya, kollapsirovat' v ochen' kompaktnyi ob'ekt (neitronnuyu zvezdu ili chernuyu dyru). A gazovye potoki, v rezul'tate do konca eshe ne vyyasnennyh processov, vybrasyvayutsya vovne. Etot gaz, ranee podogrevaemyi zvezdoi, ostyvaet i vysvechivaetsya, sozdavaya korotkozhivushee poslesvechenie, posledovatel'no na vse bolee dlinnyh volnah. Nachinaya s nekotorogo rasstoyaniya iz-za rasshireniya Vselennoi proishodit sdvig nablyudaemogo opticheskogo izlucheniya v infrakrasnuyu oblast' spektra. Otsutstvie poslesvecheniya v optike dalo osnovanie predpolozhit', chto obnaruzhennyi ob'ekt nahoditsya na ochen' bol'shih rasstoyaniyah.
Gamma-vspleski nablyudayutsya primerno raz v den', i yavlyaetsya kratkimi, no intensivnymi vspyshkami gamma-izlucheniya. Oni prihodyat s samyh raznyh napravlenii na nebe, i dlitel'nost' ih sostavlyaet ot neskol'kih millisekund do neskol'kih soten sekund. V rezul'tate vydelyaetsya ogromnoe kolichestvo energii za ochen' korotkii period vremeni, poetomu gamma-vspyshki schitayutsya samymi moshnymi yavleniyami vo Vselennoi.
Swift byl special'no sozdan dlya obnaruzheniya ochen' udalennyh vspleskov. Uchenye ozhidali etogo sobytiya 5 let (za eto vremya fiksirovalis' bolee blizkie vspleski). S momenta zapuska sputnika Swift v 2004 godu, on, skoree vsego, uzhe registriroval vspyshki s eshe bol'shim krasnym smesheniem, no mnogie vspleski nastol'ko slaby, chto ih krasnye smesheniya opredelit' prosto nevozmozhno (byli soobsheniya o tom, chto nablyudalis' galaktiki na z = 10, no podtverzhdenii ne postupalo. Samaya udalennaya galaktika, v kotoroi krasnoe smeshenie opredeleno uverenno, nahoditsya na z = 6.96. Otkryta ona byla v 2006 godu.)
Nablyudeniya etogo gamma-vspleska interesny eshe tem, chto on proizoshel do epohi reionizacii. Chto predstavlyaet soboi kosmologicheskaya reionizaciya? Predpolagaetsya, chto v rannie etapy sushestvovaniya Vselennoi, v pervye 300 mln.let, ona byla zapolnena tol'ko ionizirovannymi vodorodom i geliem. Dalee, po mere togo, kak proishodilo rasshirenie Vselennoi, eti gazy ostyvali, perehodya v neitral'noe sostoyanie. Etot gaz byl prozrachen dlya izlucheniya, no nikakih istochnikov izlucheniya v etot period ne bylo (tak nazyvaemaya "temnaya epoha"). Dalee, neitral'nyi gaz postepennogo kondensirovalsya v sgustki, iz kotoryh stali obrazovyvat'sya pervye kosmicheskii ob'ekty - zvezdy i galaktiki. Eti sobytiya datiruyutsya primerno 500 mln.let ot momenta Bol'shogo Vzryva. Za schet ul'trafioletovogo izlucheniya pervichnyh zvezd nachalas' povtornaya ionizaciya (reionizaciya) okruzhayushego neitral'nogo gaza vodoroda (eto proizoshlo okolo 1 mlrd.let posle rozhdeniya Vselennoi).
Skol'ko dlilas' kosmologicheskaya reionizaciya segodnya neizvestno. Poetomu interesno bylo by obnaruzhit' vspleski s eshe bol'shim krasnym smesheniem. Ih spektry mozhno bylo by ispol'zovat' dlya opredeleniya togo, naskol'ko bystro Vselennaya stala prozrachnoi i kakie mehanizmy byli otvetstvenny za eto.
Takim obrazom, nablyudaya takie sobytiya kak gamma-vsplesk na z = 8.2, my poluchaem unikal'nuyu vozmozhnost' zaglyanut' sovershenno v drugie usloviya sushestvovaniya veshestva, uvidet' sovershenno druguyu Vselennuyu.
Dlya postroeniya bolee-menee yasnoi kartiny rannei Vselennoi nado pronablyudat' ne odin takoi udalennyi gamma-vsplesk. Teleskopom Swift zafiksirovano do nastoyashego vremeni 120 vspleskov, i tol'ko 3 iz nih s vozrastom menee 1 mlrd. let s momenta Bol'shogo Vzryva. V rannei Vselennoi - do z = 5 - zvezdoobrazovanie proishodit s maloi skorost'yu, i poetomu takie yavleniya kak GRB budut nablyudat'sya redko. Hotya teper' u nas est' svidetel'stvo togo, chto v rannei Vselennoi bylo dostatochno vzryvayushihsya zvezd i chto chernye dyry rozhdalis' uzhe po istechenii neskol'kih soten millionov let posle Bol'shogo Vzryva.
Risunok 3. Raspredelenie krasnyh smeshenii i sootvetstvenno vozrast Vselennoi dlya gamma-vspleskov, obnaruzhennyh teleskopom Swift. Novyi gamma-vsplesk GRB 090423 imeet z = 8.2, on sushestvenno perekryvaet znacheniya krasnogo smesheniya u ranee naidennyh vspleskov, a takzhe izvestnye maksimal'nye znacheniya z dlya kvazara i galaktiki; takim obrazom, on stanovitsya samym udalennym iz izvestnyh ob'ektov vo Vselennoi. GRB 090423 obrazovalsya togda, kogda Vselennaya imela vozrast vsego v 630 millionov let, t.e. svet ot nego do Zemli shel bolee 13 milliardov let. (Izobrazhenie: Edo Berger (Harvard/CfA)).
Otkrytie stalo vozmozhnym blagodarya tomu, chto seichas poyavilis' infrakrasnye detektory dlya obnaruzheniya takih slabyh i korotkozhivushih poslesvechenii gamma-vspleskov, a takzhe unikal'noi procedure nemedlennogo reagirovaniya na vsplesk. T.e. s momenta fiksacii vspleska i posleduyushego pereklyucheniya nazemnyh teleskopov na ob'ekt prohodyat schitannye minuty. Teleskop Gemini byl pervym teleskopom, popytavshimsya uvidet' vidimoe v optike izobrazhenie, no bezuspeshno. Zatem s pomosh'yu spektrografa v blizhnem IK byli provedeny nablyudeniya v neskol'kih diapazonah. Eti izobrazheniya dali otnositel'no tochnuyu ocenku rasstoyaniya.
Ochen' hochetsya verit', chto otkrytie takogo unikal'nogo ob'ekta podstegnet razrabotku novyh priborov, sposobnyh obnaruzhivat' takoe poslesvechenie s bol'shei effektivnost'yu. Takim instrumentom, v chastnosti, stanet teleskop na sputnike Joint Astrophysics Nascent Universe Satellite (JANUS). Etot sputnik sozdaetsya, v chastnosti, dlya issledovaniya poslesvecheniya gamma-vspleskov v infrakrasnoi oblasti, t.e. teh, chto imeyut bol'shie krasnye smesheniya. Eti dannye pozvolyat poluchat' cennuyu informaciyu ob obrazovanii zvezd na takih ogromnyh rasstoyaniyah, i v celom issledovat' istoriyu reionizacii Vselennoi.
(Istochniki: NASA, Gemini Observatory, European Southern Observatory , GCN)|
Publikacii s klyuchevymi slovami:
gamma-vspleski - Swift - Gemini - krasnoe smeshenie - Bol'shoi Vzryv
Publikacii so slovami: gamma-vspleski - Swift - Gemini - krasnoe smeshenie - Bol'shoi Vzryv | |
Sm. takzhe:
Vse publikacii na tu zhe temu >> | |
