Гамма-всплески как зеркало ранней Вселенной



В начале начал Вселенная была безвидна и пуста, и тьма над бездною — ни одна звезда или галактика не освещала пространство, в основном заполненное нейтральным газообразным водородом. Ученые надеются пролить свет на темный период развития Вселенной и уточнить, когда именно он кончился, изучая так называемые гамма-всплески — наиболее яркие события во Вселенной, происходящие за миллиарды световых лет от Земли, масштабные выбросы энергии, по всей видимости, испускаемой во время вспышек сверхновых и при слиянии двойных нейтронных звезд.

В наше время большая часть водорода в межгалактическом пространстве реионизи-рована излучением звезд и галактик. Считается, что эпоха реионизации длилась в период от 150 млн лет до 800 млн лет после Большого взрыва. Более точно о прошлом Вселенной можно судить по тому, какой была доля нейтрального водорода на разных этапах ее развития.

Первый путь — регистрировать 21-сантиметровое излучение, испускаемое нейтральным водородом. Однако способные на это радиотелескопы пока не настолько точны, чтобы заглядывать далеко в прошлое нашего мира. Другой вариант — изучать, как нейтральный водород поглощает излучение квазаров (сокращение от англ. quasistellar radiosource — похожий на звезду радиоисточник). Однако загвоздка в том, что квазары обычно как раз ионизируют газ поблизости. Кроме того, они расположены в больших галактиках, что затрудняет их наблюдение.

Третий путь состоит в изучении гамма-всплесков. С земли гамма-всплеск выглядит как вспышка гамма-лучей, длящаяся минуты или секунды, за которой следует продолжительное послесвечение на больших длинах волн. Оно также позволяет обнаружить нейтральный водород в окрестностях всплеска. В отличие от квазаров, гамма-всплески наблюдаются в небольших галактиках или совсем вне галактик, поэтому их излучение уловить гораздо легче.
Именно по третьему пути пошел Томонори Тотани (Tomonori Totani) и его коллеги из Токийского университета. Результаты их исследования будут опубликованы в июне в журнале Publications of the Astronomical Society of Japan.

В фокусе их внимания оказался гамма-всплеск GRB 130606A, обнаруженный в июне прошлого года орбитальной обсерваторией Swift (совместный проект США, Италии и Великобритании). Событие зафиксировали телескопы по всему миру, в том числе японский телескоп Субару на Гавайях, измеривший спектр послесвечения гамма-всплеска. Его красное смещение составило 5,913 — иными словами, вспышка звезды произошла, когда Вселенная была в семь раз меньше нынешней и ее возраст составлял около миллиарда лет.

Проанализировав спектр гамма-всплеска, исследователи подсчитали, что вблизи него нейтральный водород составляет 10% межгалактического газа. Несколько лет назад похожие данные дал анализ излучения квазара с красным смещением 7,1 — оно позволяет заглянуть во Вселенную спустя 770 миллионов лет после Большого взрыва. Однако выводы ученых требуют дальнейшего уточнения.

Томонори Тотани отмечает, что яркие гамма-всплески с большим красным смещением фиксируются крайне редко, однако положение дел в следующее десятилетие может поправить новое поколение оптической техники — Тридцатиметровый телескоп на Гавайях, который планируют открыть не раньше 2021 года, и Европейский чрезвычайно большой телескоп в Чили, который должен вступить в строй в 2022 году.

Алексей Огнёв

«Счастье дается только знающим. Чем больше знает человек, тем резче, тем сильнее он видит поэзию земли там, где ее никогда не найдет человек, обладающий скудными знаниями»

Константин Паустовский

Файлы

Фейнмановские лекции по физике

Всеобщее благоденствие

Психология критического мышления

Интеллектуальные уловки