Космос. От Солнца до границ неизвестного

Что именно происходит в центре взрыва, пока неясно. Может быть, в результате коллапса звезды образуется быстро вращающаяся нейтронная звезда с мощным магнитным полем – такая звезда называется магнетаром. Она способна сильно возбудить окружающее вещество, в результате чего возникнут джеты. Рассматривают и альтернативный вариант: коллапс звезды приводит к образованию черной дыры. Тогда джеты могут сформироваться при взаимодействии черной дыры с веществом, падающим в черную дыру, как в воронку. В любом случае, будь то нейтронная звезда или черная дыра, огромная энергия вращательного движения центрального объекта передается джетам.

Какой именно сценарий реализуется в случае гамма-всплеска, можно понять, оценив полную энергию, выделяющуюся при взрыве. Энергия вращающегося объекта зависит от его массы, и мы знаем, какой предельной массы может достигнуть нейтронная звезда, прежде чем она превратится в черную дыру. А предельной массы у черной дыры не существует, поэтому она может выработать больше энергии, чем любая нейтронная звезда.

В 2010 году Брэдли Сенко с коллегами из Центра космических полетов Годдарда проанализировали четыре самых ярких гамма-всплеска, обнаруженных космическим гамма-телескопом «Ферми».

Энерговыделение в джетах от самого мощного гамма-всплеска, GRB 090926A, достигало 1,4 x 10⁴⁵ Дж. Нейтронная звезда может освободить не более 3 x 10⁴⁵ Дж, причем только малая часть этой энергии будет выделяться в джетах. Поэтому исследователи склоняются к выводу, что этот всплеск, как и три других, стимулирован процессами, происходящими в черных дырах. При этом Стэн Вусли из Калифорнийского университета в Санта-Круз считает, что это справедливо по отношению только к самым мощным гамма-всплескам, а более слабые всплески могут объясняться активностью магнетаров.

Поскольку мы видим гамма-всплески с очень большого расстояния, ученые считают, что их исследование может помочь в изучении истории расширения Вселенной, начиная с самых ранних дней. А благодаря этому, возможно, удастся понять, как себя ведет темная энергия. Но сначала мы должны выяснить механизм свечения гамма-всплесков, чтобы иметь возможность вычислять их истинную светимость, анализируя флуктуации их излучения.

Если нам крупно не повезет и подобный гамма-всплеск произойдет в нашей собственной Галактике, будучи направлен в сторону нашей планеты, он может нанести Земле значительный ущерб. Не исключено, что вспышки гамма-излучения в нашей Галактике явились причиной массовых вымираний отдельных видов живых организмов на доисторической Земле. С другой стороны, благодаря им могли произойти и генетические мутации, вследствие которых появились новые разнообразные формы жизни.

Космотрясения

Практически вся информация о Вселенной, которой мы обладаем, получена нами из анализа электромагнитного излучения. Если в течение нескольких тысячелетий древние астрономы, наблюдавшие небо, имели в своем распоряжении только видимый диапазон длин волн, то за последнее столетие их возможности значительно расширились: появились приборы, которые способны фиксировать радиоволны, «видеть» инфракрасное и ультрафиолетовое излучение, исследовать рентгеновские и гамма-лучи. Единственным исключением были нейтрино, но, поскольку реактор в центре Солнца продолжает работать, настанет день, когда и нейтрино будут использованы для исследования центральных областей активных галактик.

В 2015 году ученые поймали сигнал совершенно нового типа. В рамках эксперимента LIGO были обнаружены гравитационные волны – растяжение и сжатие пространства-времени – от столкновения двух черных дыр на расстоянии около 1,3 миллиарда световых лет. В 2017 году за это открытие Нобелевскую премию получили трое ученых, руководивших проектом, – Райнер Вайс, Барри Бариш и Кип Торн.

Сигнал был принят 14 сентября 2015 года двумя обсерваториями LIGO: в Хэнфорде (штат Вашингтон, США) и Ливингстоне (штат Луизиана, США). По деталям формы сигнала удалось проследить, как две черные дыры с массами 36 и 29 солнечных кружили друг возле друга, подходя все ближе и ближе, пока наконец не слились в одну черную дыру.