Гамма-вспышка отправляет в путешествие фотоны, которые не имеют себе равных по энергии. Почему они настолько сильны, астрофизикам удалось выяснить лишь теперь. Иллюстрация: DESY, Science Communication Lab

Считается, что, за исключением самого Большого взрыва, ничто во вселенной не выделяет столько энергии за короткое время, как вспышка гамма-излучения. Всего за несколько секунд такой космический взрыв выделяет больше радиации, чем наше Солнце за всю свою предыдущую жизнь, которая составляет уже 4,6 миллиарда лет. Поэтому неудивительно, что внимание астрофизиков по-прежнему привязано к этому явлению - и оно до сих пор остается загадкой.

Хотя со временем ученым удалось, по крайней мере, теоретически связать гамма-всплески с несколькими возможными причинами, одна из которых - сталкивающиеся нейтронные звезды, а другой их возможный источник - чрезвычайно массивная звезда, коллапсирующая в черную дыру, до сих пор так и не было четко подтверждено, как на самом деле происходят такие потрясающие космос вспышки.

Редкие и энергонасыщенные

По крайней мере, ученые считают, что им известно следующее: подтвержденные до сих пор гамма-всплески (GRB) на сегодняшний день происходили в более или менее отдаленных галактиках. Хотя они возникают действительно редко, вспыхивая лишь несколько раз на галактику за миллион лет, они регистрируются, по крайней мере, один раз в день где-нибудь в отдельном секторе неба - надежный показатель того, насколько велика вселенная с одной стороны, и насколько насыщены энергией эти вспышки на самом деле.

Тот факт, что гамма-всплески могут время от времени происходить и в Млечном Пути, сомнению не подвергается. Одна из этих вспышек даже вполне могла стать причиной одного из крупнейших вымираний на Земле: около 450 миллионов лет назад относительно внезапно исчезли 85% всех видов, существовавших на тот момент на нашей планете. И некоторые ученые не без основания считают, что наиболее вероятной причиной этого является вспышка гамма-излучения, которая непосредственно ударила по Земле.

Возможность новых рекордов

Насколько бы мощными, исходя из уже полученных данных предыдущих наблюдений, не казались гамма-всплески, они, очевидно, вполне способны превосходить по мощи уже зарегистрированные и устанавливать новые рекорды. Подтверждение такого предположение не заставило себя ждать: используя наземные телескопы, две международные исследовательские группы прямо сейчас наблюдают наиболее высокоэнергетичные вспышки двух гамма-всплесков, высвобождающие примерно в 1000 миллиардов раз больше энергии, чем видимый свет.

Большой телескоп H.E.S.S. с зеркальной поверхностью 614 квадратных метров вместе с двумя соединенными телескопами, каждый по 107 квадратных метров, смог идентифицировать текущие гамма-всплески. Фото: MPIK / Christian Föhr

Сразу в трех исследованиях, опубликованных в журнале Nature, ученые представляют выбросы двух гамма-всплесков, которые намного превосходят все предыдущие измерения. В январе 2019 года два космических телескопа - Neil Gehrels Swift Observatory и Fermi Gamma-Ray Space Telescope - сначала засекли гамма-вспышку GRB 190114C. Спустя буквально несколько мгновений, моментально оповещенные о космическом событии, свои небесные глаза в соответствующем направлении повернули и многочисленные наземные обсерватории.

Быстро и точно

Одна из этих обсерваторий, Magic-Teleskope (Major Atmospheric Gamma-Ray Imaging Cherenkov Telescopes) (телескопы Черенкова) на Канарском острове Ла-Пальма, смогла достаточно быстро нацелиться и уже через 50 секунд после фактической вспышки GRB 190114C провести решающие измерения. Анализ данных, записанных в процессе, показал удивительные результаты: фотоны, выпущенные GRB 190114C и зафиксированные обсерваторией Magic, оказались более энергонасыщенными, чем все, когда-либо фиксировавшиеся ранее. То есть энергия обнаруженных легких частиц составила почти один тераэлектронвольт.

Подобные, хотя и не такие высокие значения, смогли еще в июле 2018 года зафиксировать исследователи группы Эдны Руис-Веласко на вспышке гамма-излучения GRB 180720B. Какими бы рекордными не выглядели эти вспышки, надежды возлагаются и на выявление их причин: впервые группе ученых удалось определить механизм высокой энергии фотонов. Основываясь на текущих наблюдениях, исследователи предположили, что высокоэнергетические фотоны гамма-всплеска получают свою энергию во время обращения так называемого эффекта Комптона. При этом легкие частицы снабжаются при рассеивания электронами, в отличие от обычного процесса ионизации с дополнительной энергией. Это явление и может быть причиной того, что гамма-всплески в конечном итоге настолько насыщены энергией.