АНКа Дня: Выпуск N81

---

29.03.2006. Самый далекий гамма-всплеск: место рождения

На снимке с Космического телескопа показана далекая галактика, в которой в сентябре прошлого года вспыхнул гамма-всплеск (изображение из статьи Бергер и др. [E. Berger et al.] astro-ph/0603689).

С помощью наблюдений на Космическом телескопе имени Хаббла и на инфракрасной космической обсерватории имени Спитцера удалось отнаблюдать галактику, в которой вспыхнул самый далекий гамма-всплеск. Это галактика уже была обогащена тяжелыми элементами, также в ней достаточно много пыли. Все это говорит о высоком темпе формирования звезд.

Обнаружение гамма-всплеска на красном смещении 6.3 по праву вошло в список самых интересных открытий 2005 года. Всплеск и его послесвечение (или, как еще говорят, ореол) наблюдали сразу несколько групп исследователей в разных диапазонах спектра включая оптический. Удалось даже увидеть самое начало вспышки в видимом диапазоне спектра. Блеск достигал 9-й (!) звездной величины.

Сам гамма-всплеск длился всего 225 секунд. Однако потом в течение долгого времени наблюдалось оптическое послесвечение. Спектральные данные помогли определить расстояние до всплеска. Оно очень велико, поэтому удобнее записать его как красное смещение. Оно равно 6.3. Это соответствует расстоянию до самых далеких из известных на сегодняшний день галактик. Выражать его в километрах или миллиардах световых лет бессмысленно, т.к. такое число будет зависеть от выбранной космологической модели, и указать его с точностью лучше нескольких десятков процентов нелегко. Важно, что этот всплеск произошел "на заре вселенной", когда только-только появились первые галактики.

На рисунке показаны наблюдения послесвечения гамма-всплеса в оптическом диапазоне в течение первых нескольких дней после вспышки. Т.к. данные получены в различных фильтрах, не нужно удивляться тому, что примерно одному и тому же моменту времени может соответствовать разный блеск (изображение с сайта GRBlog).

Постепенно блеск ослабевал и, наконец, стало возможным изучить саму материнскую (или еще иногда говорят "хозяйскую", от английского host) галактику. Такой далекий объект конечно же очень слаб. Поэтому пришлось использовать всю мощь "космической артиллерии": Космический телескоп имени Хаббла и инфракрасную космическую обсерваторию имени Спитцера. Галактика оказалась слабее 26-й звездной величины, и то, ее удалось зарегистрировать на Космической телескопе лишь с помощью более длинноволновой камеры NICMOS, а ASC (Advanced Camera for Surveys) увидеть источник так и не смогла.

Показаны четыре изображения, полученные Космическим телескопом (два левых) и спутником Спитцер (два правых). Кружком отмечено место вспышки. На двух крайних изображениях галактики не видно. На втором слева галактика видна достаточно четко. Это изображение, получено камерой NICMOS на Космическом телескопе. Также галактика проступает и на следующем изображении, полученном на длине волны 3.6 микрона на Спитцере. (изображение из статьи Бергер и др. [E. Berger et al.] astro-ph/0603689).

Вот что удалось узнать. Галактика имеет звездную массу порядка нескольких миллиардов масс солнца (это порядка массы Большого Магелланового Облака). Галактика уже существенно обогощена металлами. В ней довольно много пыли. Как и во многих других далеких (а, значит, молодых) галактиках, в этой высок темп образования звезд. Он равен 15 солнечных масс в год. Учитывая, что в среднем звезды немного легче Солнца, получаем, что в год там образуется несколько десятков новых светил. Размер галактики составляет 2-5 кпк. Он не велик по сравнению с нашей, но он типичен для молодых далеких систем. Возраст звездного населения матринской галактики GRB 050904 составляет несколько десятков миллионов лет.

Показано распределение энергии в спектре галактики, в которой произошел гамма-всплеск. Два фиолетовых квадрата - это данные Космического телескопа. Два красных - данные Спитцера. Черной пунктирной линией для сравнения показано детальное распределение энергии для известной молодой (5 миллионов лет) галактики на красном смещении 6.56 (конечно, результат перенормирован на z=6.295). Также приведены три модельные распределения для галактик разных масс и возрастов с разным покраснением (которое возникает из-за пыли в самой галактике). Изображение из статьи Бергер и др. [E. Berger et al.] astro-ph/0603689.

Если бы в галактике не вспыхнул гамма-всплеск, то ее бы навряд ли смогли обнаружить в идущих обзорах по поиску таких далеких звездных систем. Дело в том, что из-за большого поглощения света внутри самой галактики у нее слабо излучении в водородной линии Лайман-альфа. А именно в расчете на излучение в этой линии построены современные стратегии поиска галактик на очень больших красных смещениях. Т.о., гамма-всплеск, как ни странно, позволил узнать и кое-что новое о физике галактик. Теперь мы знаем, что многие из числа самых далеких звездных островов, несмотря на мощное звездообразование, являются очень труднонаблюдаемыми источниками.

С изменениями опубликовано на сайте Элементы.Ру