Kids

eso1418ru — Научный релиз

Гигантские космические взрывы под слоем пыли

Взгляд телескопа ALMA проникает внутрь среды, окружающей темные гамма-всплески

11 июня 2014 г.

Наблюдения на телескопе ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) позволили впервые провести прямое исследование структуры молекулярного газа и пыли в галактиках, в которых происходят гамма-всплески (GRB), самые мощные взрывные процессы во Вселенной. Полной неожиданностью явилось то, что наблюдаемое количество газа оказалось меньше, а пыли – гораздо больше, чем предсказывалось. Это дало основания назвать некоторые гамма-всплески «темными GRB». Работа публикуется в журнале «Nature» 12 июня 2014 г. Эти первые научные результаты в области изучения гамма-всплесков, полученные с ALMA, демонстрируют высокий технический потенциал телескопа.

Гамма-всплески (GRB) – высокоэнергетические вспышки в удаленных галактиках — являются самыми мощными взрывными процессами во Вселенной. Всплески, которые продолжаются более пары секунд, называются «длинными» (LGRB) [1] и связываются со взрывами сверхновых, мощными эруптивными явлениями, происходящими в конце жизни массивных звезд.

Всего за несколько секунд типичный гамма-всплеск высвобождает столько же энергии, сколько Солнце произвело за все десять миллиардов лет своей истории. За самим взрывом часто следует медленно падающее оптическое послесвечение, которое, как считается, образуется при столкновениях между выброшенным веществом и окружающим газом.

Однако некоторые гамма-всплески загадочным образом не сопровождаются послесвечением — их называют «темными всплесками». Одно из возможных объяснений этого заключается в том, что послесвечение поглощается пылевыми облаками.

В последние годы ученые пытаются добиться лучшего понимания природы GRB, изучая галактики, в которых происходят всплески. Астрономы рассчитывали, что массивные звезды – предшественники GRB – будут найдены в активных областях звездообразования этих галактик, и эти области будут окружены большим количеством молекулярного газа — исходного материала звездообразования. Однако, никаких наблюдательных подтверждений этой теории не было получено, и загадка оставалась неразгаданной.

И вот впервые группа японских астрономов под руководством Бунё Хацукаде (Bunyo Hatsukade) из Национальной астрономической обсерватории Японии на телескопе ALMA зарегистрировала радиоизлучение молекулярного газа в двух галактиках, в которых произошли LGRB — GRB 020819B и GRB 051022. Объекты находятся на расстояниях в 4.3 и 6.9 миллиардов световых лет, соответственно. Такое радиоизлучение родительских галактик гамма-всплесков ранее никогда не регистрировалось и только беспрецедентно высокая чувствительность телескопа ALMA сделала это возможным [2].

Котаро Коно (Kotaro Kohno), профессор Токийского университета и член исследовательской группы, говорит: “Больше десяти лет мы искали молекулярный газ в галактиках с гамма-всплесками, используя для этого различные телескопы по всему земному шару. Наконец, благодаря мощи телескопа ALMA, мы добились успеха и очень довольны”.

Еще одним выдающимся результатом, достигнутым благодаря высокому разрешению ALMA, стало нахождение распределения молекулярного газа и пыли в галактиках с гамма-всплесками. Наблюдения GRB 020819B выявили необычно богатую пылью среду в окрестностях родительской галактики, тогда как молекулярный газ был обнаружен только вокруг ее центра. Такое распределение для галактик с гамма-всплесками получено впервые [3].  

Мы никак не ожидали, что гамма-всплески происходят в столь богатой пылью среде с низким отношением молекулярного газа к пыли. Получается, что GRB происходят в среде, резко отличающейся от типичной области звездообразования”, -- говорит Хацукаде. По-видимому, массивные звезды, которые заканчивают свой путь гамма-всплеском, перед тем, как взорваться, успевают изменить свойства среды вокруг себя.

По мнению участников исследовательской группы возможным объяснением высокого относительного содержания пыли по сравнению с молекулярным газом в области гамма-всплеска является различие в реакции газа и пыли на ультрафиолетовое излучение. Так как межатомные связи, благодаря которым существуют молекулы, легко разрушаются ультрафиолетовым излучением, молекулярный газ не может долго существовать в среде, пронизанной сильным ультрафиолетовым излучением, которое испускают горячие массивные звезды в областях звездообразования. А именно такой и была звезда, взрыв которой наблюдался как гамма-всплеск. У GRB 051022 как будто наблюдалось похожее распределение газа и пыли, что, однако, нуждается в подтверждении – поскольку родительская галактика GRB 051022 расположена дальше от нас, чем у GRB 020819B, достигнутое разрешение было недостаточно велико. В любом случае, наблюдения с ALMA подтверждают гипотезу о том, что именно пыль поглощает послесвечение «темных» гамма-всплесков.

Результаты, которые мы получили, превосходят наши ожидания. Теперь надо провести новые наблюдения других галактик с гамма-всплесками, чтобы выяснить, насколько такая среда является общей для разных гамма-всплесков. Мы с нетерпением ждем новых исследований с улучшенными возможностями телескопа ALMA”, -- говорит Хацукаде.

Примечания

[1] «Длинные» гамма-всплески (LGRBs), продолжающиеся больше двух секунд, составляют около 70% всех наблюдаемых всплесков. В последнее десятилетие стали различать новый класс GRB длительностью менее двух секунд – «короткие» GRB, происхождение которых объясняется слиянием нейтронных звезд, а не вспышками сверхновых или гиперновых.

[2] Чувствительность ALMA в этих наблюдениях была примерно в пять раз лучше, чем у других подобных телескопов. Предварительные научные наблюдения с телескопом ALMA, не все антенны которого тогда еще были введены в строй, начались в 2011 г. (см. eso1137). Они велись с решеткой из 24–27 антенн с предельным разнесением всего 125 метров. Ввод последней из 66 антенн (eso1342) обещает в близком будущем блестящие перспективы для работы телескопа: антенны решетки смогут располагаться в различных конфигурациях при переменном расстоянии между индивидуальными антеннами от 150 метров до 16 километров.

[3] В межзвездной среде Млечного Пути и в ближайших галактиках с областями звездообразования масса пыли составляет около 1% от массы молекулярного газа, но в области вокруг GRB 020819B ее доля в десять и более раз выше.

Узнать больше

ALMA (Большая Атакамская Миллиметровая / субмиллиметровая Решетка -- The Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) – международный астрономический инструмент, продукт партнерства ученых Европы, Северной Америки и Восточной Азии, при участии Республики Чили. В Европе ALMA финансируется Европейской Южной Обсерваторией (ESO), в Северной Америке – Национальным Научным Фондом (NCF) в кооперации с Национальным Советом по научным исследованиям Канады (NRC) и Национальным Советом по науке Тайваня (NSC), в Восточной Азии Национальным Институтом Естественных наук Японии (NINS) в кооперации с Academia Sinica (AS) Тайваня. Строительство и эксплуатацию ALMA ведут от Европы Европейская Южная Обсерватория (ESO), от Северной Америки Национальная радиоастрономическая обсерватория (NRAO), управляемая компанией  Associated Universities, Inc. (AUI), и от Восточной Азии Национальная радиоастрономическая обсерватория Японии (NAOJ). Организационно строительство, пуско-наладочные работы и эксплуатация ALMA совместно управляются в рамках Объединенной Обсерватории ALMA (The Joint ALMA Observatory, JAO).

Результаты исследования представлены в статье в журнале Nature (12 июня 2014 г.) “Two gamma-ray bursts from dusty regions with little molecular gas”, B. Hatsukade et al.

Состав исследовательского колектива: B. Hatsukade (NOAJ, Tokyo, Japan), K. Ohta (Department of Astronomy, Kyoto University, Kyoto, Japan), A. Endo (Kavli Institute of NanoScience, TU Delft, The Netherlands), K. Nakanishi (NAOJ; JAO, Santiago, Chile; The Graduate University for Advanced Studies (Sokendai), Tokyo, Japan), Y. Tamura (Institute of Astronomy [IoA], University of Tokyo, Japan ), T. Hashimoto (NAOJ) и K. Kohno (IoA; Research Centre for the Early Universe, University of Tokyo, Japan).

Европейская Южная Обсерватория (ESO, the European Southern Observatory) -- ведущая межгосударственная астрономическая организация Европы, самая продуктивная в мире астрономическая обсерватория. В ее работе принимают участие 15 стран: Австрия, Бельгия, Бразилия, Великобритания, Германия, Дания, Испания, Италия, Нидерланды, Португалия, Финляндия, Франция, Чешская Республика, Швейцария и Швеция. ESO проводит в жизнь масштабную программу проектирования, строительства и эксплуатации мощных наземных наблюдательных инструментов, позволяющих астрономам выполнять важнейшие научные исследования. ESO также играет ведущую роль в организации и поддержке международного сотрудничества в области астрономических исследований. ESO располагает тремя уникальными наблюдательными пунктами мирового класса, находящимися в Чили: Ла Силья, Паранал и Чахнантор. В обсерватории Паранал, самой передовой в мире астрономической обсерватории для наблюдений в видимой области спектра, установлен Очень Большой Телескоп ESO (The Very Large Telescope, VLT) и два обзорных телескопа: VISTA, который работает в инфракрасных лучах и является крупнейшим в мире телескопом для выполнения обзоров неба, и Обзорный Телескоп VLT, (VLT Survey Telescope) -- крупнейший инструмент, предназначенный исключительно для обзора неба в видимом свете. ESO является европейским партнером в революционном проекте астрономического телескопа ALMA – крупнейшем из существующих астрономических проектов. В настоящее время ESO планирует строительство E-ELT (European Extremely Large optical/near-infrared Telescope) – 39-метрового Европейского Сверхкрупного Телескопа для оптического и ближнего ИК диапазонов, который станет “величайшим в мире оком, устремленным в небо».

Ссылки

Контакты

Kirill Maslennikov
Pulkovo Observatory
St.-Petersburg, Russia
Телефон: +7-812-363-7786
Сотовый: +7-911-212-2130
Email: km@gao.spb.ru

Bunyo Hatsukade
National Astronomical Observatory of Japan
Japan
Телефон: +81-422-34-3900 (ext. 3173)
Email: bunyo.hatsukade@nao.ac.jp

Masaaki Hiramatsu
National Astronomical Observatory of Japan
Japan
Телефон: +81-422-34-3630
Email: hiramatsu.masaaki@nao.ac.jp

Lars Lindberg Christensen
ESO education and Public Outreach Department
Garching bei München, Germany
Телефон: +49 89 3200 6761
Сотовый: +49 173 3872 621
Email: lars@eso.org

Connect with ESO on social media

Перевод пресс-релиза ESO eso1418.

О релизе

Релиз №:eso1418ru
Название:GRB 020819B
Тип:Early Universe : Cosmology : Phenomenon : Gamma Ray Burst
Facility:Atacama Large Millimeter/submillimeter Array
Science data:2014Natur.510..247H

Изображения

Гамма-всплеск под слоем пыли (глазами художника)
Гамма-всплеск под слоем пыли (глазами художника)
Гамма-всплеск под слоем пыли
Гамма-всплеск под слоем пыли
Гамма-всплеск под слоем пыли (глазами художника)
Гамма-всплеск под слоем пыли (глазами художника)

Видео

Гамма-всплеск под слоем пыли (глазами художника)
Гамма-всплеск под слоем пыли (глазами художника)

Также смотрите наши