Группа учёных под руководством Эндрю Лэвана (Andrew Levan) из Уорикского университета (Великобритания) проанализировала природу ряда необычайно долгих вспышек космического гамма-излучения и пришла к выводу, что они связаны с неизвестным типом процессов.
Если обычно гамма-всплески делятся на короткие, длящиеся не более двух секунд (слияние нейтронных звёзд или чёрных дыр), и длинные, продолжительностью от нескольких секунд до минут (коллапс особо массивной звезды с образованием ЧД), то в 2011 году астрономы наблюдали гамма-всплеск длительностью в семь часов (GRB 111209A). Впоследствии были найдены и другие примеры часовых по продолжительности явлений такого рода (GRB 101225A и GRB 121027A), не укладывающихся ни в один из вышеприведённых сценариев.
Что же вызывает сверхдлительные гамма-всплески? Из-за неизвестного расстояния до их источников поначалу были выдвинуты две версии. Первая подразумевала падение астероида (кометы) на относительно близкую нейтронную звезду (в нашей Галактике). Другая версия предполагала, что речь идёт о слиянии в весьма необычной двойной системе, состоящей из обычной звезды и падающей на неё звезды нейтронной, удалённой от нас на 3,5 млрд световых лет (и находящейся в другой галактике).
Теперь, используя один из восьмиметровых телескопов обсерватории «Джемини», группа г-на Лэвана смогла наконец-то измерить красное смещение одной из этих многочасовых вспышек и выяснила, что излучение от её источника шло до нас 7 млрд лет, то есть он находится вдвое дальше, чем предполагалось, а значит, был много мощнее. Чтобы соответствовать такой длительности, всем известным сверхдолгим гамма-всплескам нужен какой-то третий сценарий. По расчётам учёных, скорее всего, это превращение массивной звезды в ЧД. При этом сразу коллапсирует лишь часть материи звезды, а внешние слои падают в образующуюся чёрную дыру, порождая сильнейшие вспышки излучения, которые мы и воспринимаем как гамма-всплески.
Сверхдлительным всплескам следует приписать и происхождение от особого типа светил — звёзд с массой в 20 раз больше солнечной, всё ещё сохраняющих свою глубокую водородную атмосферу, а потому имеющих диаметр в сотни, а то и в тысячу раз больше солнечного. Предположительно, виновник GRB 111209A имел 1,38 млрд км в поперечнике, что примерно равно расстоянию от Сатурна до Солнца.
Если размеры звезды так значительны, то при коллапсе вся её водородная атмосфера не успеет быстро провалиться внутрь чёрной дыры, и на завершение этого процесса уйдут долгие часы, что соответствует картине многочасовых гамма-всплесков. Другое дело, что для формирования столь массивной звезды с обширной водородной атмосферой её исходная металличность должна быть относительно низкой, что и объясняет большую удалённость таких объектов — ведь им самое место в ранней Вселенной, где содержание тяжёлых элементов в звёздах часто было предельно малым.
На самом деле, это даже хорошо: близкий длительный гамма-всплеск мог бы убить бóльшую часть жизни на Земле, придись его ось на нашу планету. А поскольку в нашей Галактике содержание металлов в звёздах много выше, чем в ранней Вселенной, шансы события такого рода вблизи от нас довольно малы.
Отчёт об исследовании представлен 16 апреля 2013 года на астрономическом симпозиуме по гамма-вспышкам в Нэшвилле (США), а с его препринтом можно ознакомиться здесь.
Подготовлено по материалам Уорикского университета.