Новое исследование с использованием инновационного научного инструментария обеспечивает лучшее на сегодняшний день представление магнитного поля вокруг гамма-лучевого взырва. В основе проводимых исследований лежит анализ гамма-всплесков, которые являются самыми энергетическими взрывами во Вселенной. Международная команда астрономов из Великобритании, Словении и Италии посвятила своё исследование анализу инфраструктуры высокоскоростного энергетического джета.
Гамма-всплески, которые очень часто называют гамма-лучевыми взрывами, являются самыми яркими вспышками в космическом пространстве. Большинство из них, как полагают учёные, возникают, когда ядро массивной звезды исчерпывает своё ядерное топливо и начинает разрушаться под силой собственного веса, что приводит к формированию черной дыры. Черная дыра в последующем управляет потоками частиц (джетами), которые, проникая сквозь разрушающуюся звезду, устремляются в космическое пространство почти со скоростью света.
8 марта 2012 года орбитальная обсерватория NASA «Swift» обнаружила 100-секундный импульс гамма-излучения от источника, расположенного в созвездии Малой Медведицы. Космический корабль незамедлительно определил местоположение гамма-вспышки, получившей название GRB 120308A, и оправил координаты по всех наземным обсерваториям мира.
Самый большой в мире полностью автоматизированный оптический телескоп Liverpool Telescope, диаметр тарелки которого составляет порядка 2-х метров, расположен в обсерватории Roque de los Muchachos Observatory на острове Ла Пальма (Канарские острова). Этот телескоп автоматически ответил на уведомление Swift.
По словам ведущего исследователя Carole Mundell, возглавляющего команду учёных из Astrophysics Research Institute at Liverpool John Moores University, которая анализировала гамма-всплеск, уже через 4 минуты после того, как был получен сигнал от Swift, Liverpool Telescope обнаружил видимое послесвечение гамма-вспышки и произвел тысячи различных измерений.
Телескоп был оснащён прибором RINGO2, который команда Mundell проектировала для обнаружения поляризации в вибрациях световых волн от лопнувших послесвечений. Команда Mundell построила RINGO2 для того, чтобы исследовать магнитные поля за счет анализа джетов гамма-всплесков. Этот прибор размером с коробку для обуви, представляет собой фильтр поляризации вращения с сверхскоростной камерой.
Энергия по всему спектру, начиная от радиоволн и до гамма-лучей, когда джет врезается в окружающую его космическую среду, начинает замедляться. Это приводит к образованию ударной волны, устремляющейся в противоположную сторону. В то же время обратная ударная волна врезается в реактивные обломки, что также приводит к образованию яркого излучения.
По словам Mundell, чтобы понять этот процесс достаточно представить себе автомобильную пробку. Автомобили, приближающиеся к скоплению машин на трассе, начинают стремительно замедляться, что приводит к волне стоп-сигналов, движущейся в противоположном по ходу движения автомобиля направлении.
Теоретические модели гамма-всплесков предполагают, что свет от обратной волны должен продемонстрировать мощную и довольно устойчивую поляризованную эмиссию, если джет обладает структурированным магнитным полем, происходящим из окружающей среды вокруг недавно сформированной черной дыры, которая, как считают, многие астрономы может быть «центральным спусковым курком» самого взрыва.
В ходе предыдущих наблюдений за оптическими послесвечениями была обнаружена примерно 10-% — я поляризация, но не было проанализировано то как она изменилась с стечением времени.
Быстрое наведение на цель Liverpool Telescope позволило команде исследователей увидеть послесвечение всего через 4 минуты после первоначального гамма-всплеска. За последующие 10 минут RINGO2 сделал 5600 фотографий послесвечения взрыва, когда свойства магнитного поля по-прежнему находились в «плену» света.
Наблюдения показывают, что начальный свет послесвечения был поляризован на 28% — наибольшее значение среди когда-либо зарегистрированных, после чего он медленно уменьшался до 16%, подтверждаят наличие крупномасштабного магнитного поля, связанного с черной дырой, а не неустойчивых магнитных связей, создаваемых внутри самого джета.
Статья, описывающая результаты исследований, опубликована 5 декабря в журнале Nature.
