Ученые обнаружили новый сигнал в мощнейшей гамма-вспышке

Ночное небо иногда озаряется зрелищными взрывами, излучающими наиболее энергоемкий свет во Вселенной — гамма-всплесками. Эти события за считанные секунды выделяют столько энергии, сколько наше Солнце испустит за всю свою жизнь.

Недавно ученые обнаружили новый сигнал в спектре электромагнитного излучения самой яркой гамма-вспышки, когда-либо зарегистрированной. Этот сигнал представляет собой область яркого света в гамма-диапазоне, вызванную полным уничтожением электрон-позитронных пар — материи и антиматерии.

Гамма-вспышка, получившая прозвище «BOAT» ( Brightest Of All Time , что переводится как «Самая яркая за всю историю»), была зафиксирована в октябре 2022 года. Она возникла в результате взрыва массивной звезды, ядро которой превратилось в черную дыру. При этом выделилось так много энергии, что точные измерения оказалось сделать трудно.

Тем не менее, необходимые данные были собраны, и ученые сразу поняли, что столкнулись с чем-то необычным. Через несколько минут после взрыва прибор Fermi's Gamma-ray Burst Monitor зафиксировал необычный пик энергии, который стал первым подобным сигналом за всю историю наблюдений за гамма-вспышками.

Гамма-вспышки могут возникать по разным сценариям, но в случае с BOAT вспышка произошла из-за рождения черной дыры. Внешние слои звезды были выброшены в космос, а ядро под действием гравитации схлопнулось в самый плотный объект во Вселенной. В результате этого взрыва возникли потоки частиц, которые вырывались наружу в противоположных направлениях, создавая гамма-вспышку.

Первоначальная яркость вспышки BOAT была настолько велика, что детали события разглядеть не удалось. Однако через пять минут интенсивность снизилась, и гамма-телескоп Fermi смог различить эмиссионную линию, которая продлилась около 40 секунд.

Исследователи пришли к выводу , что усиленное свечение вызвано аннигиляцией электронов и позитронов. При их столкновении возникает фотон с энергией 0.511 миллиона электронвольт. Однако наблюдаемая энергия была значительно выше из-за того, что выброс происходил на скорости около 99.9% скорости света в направлении Земли, что вызвало эффект сдвига энергии в более высокую область спектра.

Хотя казалось, что вспышка GRB 221009A была экстремальным случаем гамма-вспышки, дальнейшие наблюдения показали, что это было типичное событие, просто произошедшее в направлении Земли. Это открытие важно, поскольку позволяет лучше понять эволюцию гамма-вспышек и процессы, происходящие в их недрах.