Сейчас многие модели гамма-всплесков включают в себя, в качестве механизма взрыва, аккрецию большого количества вещества (несколько масс солнца с темпом десятые доли массы солнца в секунду) на черную дыру.

Popham et al. и Narayan et al. показали, что при темпе аккреции больше 0.1 массы солнца в секунду охлаждение в основном обеспечивается нейтрино. В данной работе авторы уточняют эти вычисления, включая процессы переноса нейтрино.

Показано, что поток становится оптически толстым для нейтрино внутри области 6-40 шварцшильдовских радиусов (темп аккреции 0.1-10 масс солнца в секунду). Для темпа больше 1 массы солнца в секунду нейтрино захватываются потоком и становится важным адвекционное охлаждение. Важной оказывается аннигиляция нейтрино.

Результаты моделирования слияния нейтронных звезд используются для рассуждений о том, может ли аннигиляция нейтрино-антинейтринных пар дать достаточно энергии для "запитки" гамма-всплесков (особенно т.н. коротких всплесков).

Показано, что даже в наилучших условиях нельзя получить больше 10^{48} эрг. Однако, энергии достаточно для "предвестника", который создает каверну вокруг слившейся системы. А затем уже происходит сам гамма-всплеск, связанный с образовавшейся черной дырой...

SCUBA - Submillimetre Common-User Bolometer Array, прибор, установленный на телескопе им. Максвелла. Авторы описывают поиск хозяйских галактик оптически темных гамма-всплесков. Видимое излучение могло просто оказаться поглощенным пылью, а в субмиллиметровом диапазоне можно надеяться что-то рассмотреть. Однако, увидеть ничего не удалось. Это может говорить о том, что пыль тут ни при чем, галактики самые обычные (среди хозяйских галактик), а значит темные гамма-всплески не отслеживают сильно запыленные области активного звездообразования, которые должны были бы проявиться в этих наблюдениях.

Как это делается? В статье подробно описывается открытие гамма-всплеска межпланетной спутниковой сетью, а также его последующи наблюдения. Рассказано, как с помощью роботизированного телескопа было открыто послесвечение в оптике. Как был открыт транзиентный радиоисточник. В общем на конкретном примере можноп рочесть про всю кухню современных исследований гамма-всплесков, включая обсуждение о возможной их связи со сверхновыми.

В обзоре рассматриваются эволюция тесных двойных систем с черными дырами, сверхяркие рентгеновские источники (ultraluminous X-ray sources), гиперновые и гамма-всплески. Авторы пытаются найти генетическую связь между всеми этими типами объектов.

Каталог коротких гамма-всплесков, зарегистрированных с 1994 по 2002 гг. в эксперименте GGS-Wind Konus. В каталоге приведены данные о 130 событиях.

В астрофизике высоких энергий все чаще вспоминают о нейтронах (хотя еще полтора года назад было немного удивительно слышать доклад Деришева в Петербурге). В своей статье Андрей Белобородов рассматривает роль нейтронов в гамма-всплесках. По его мнению присутствие существенного количества нейтронов в выбросе может существенно изменить динамику всплеска. Нейтроны приводят к замедлению выброса. Кроме того, наличие нейтронов может приводить к уярчанию на временах порядка нескольких дней (что и наблюдается).

(Также см. astro-ph/0209231 о роли нейтральных частиц - нейтронов, фотонов, нейтрино - в джетах блазаров).

Дается объяснение того, как гамма-всплеск может произойти спустя много дней или лет после взрыва сверхновой. Идея состоит в переходе адронного вещества нейтронной звезды в кварковое вещество. В результате выделяется порядка 10^52-53 эрг.

Ремо Руффини - известнейший специалист по изучению черных дыр. В течение долгого времени он и его группа разрабатывают альтернативную стандартным теорию гамма-всплесков. Идея состоит в поляризации вакуума при коллапсе.

Опять про нейтроны. В результате гамма-всплеска можно ожидать появления в выбросе большого числа нейтронов (Derishev et al. 1999). Это ведет к динамическим эффектам, изменяющим кривую блеска. Авторы исследуют эту ситуация с использованием ранее неучитывавшихся эффектов.

Одной из популярных моделей гамма-всплесков в наше время является конструкция с релятивистскими джетами, бьющими из массивных гелиевых звезд, коллапсирующих в черные дыры. В своей статье авторы моделируют распространение джетов в теле звезды, а затем в звездном ветре (напомню, что массивные звезды интенсивно теряют вещество в течение своей жизни, и их окрестнотси заполнены веществом звездного ветра).

Исследуются возможные гравитационные сигналы в различных моделях гамма-всплесков: слияния компактных объектов и взрывы массивных звезд. Даются оценки для будущих наблюдений на второй очереди LIGO.

Четыре близких по тематике и опубликованных одновременно статьи Дональда Лэмба по гамма-всплескам.

astro-ph/0210433
Donald Q. Lamb Роль пыли в послесвечениях гамма-всплесков (The Role of Dust in GRB Afterglows)

Обилие пыли и клочковатая структура областей звездообразования, в которых, по последней моде, взрываются гамма-всплески естественным образом объясняет наблюдательный факт, что оптическое послесвечение появляется только у 30-50% всплесков. Отсутствие послесвечения должно сопровождаться вспышкой излучения в близкой инфракрасной области и-за переизлучения поглощенной пылью энергии. Максимум вспышки будет приходиться на 1-30 день после гамма-всплеска.

astro-ph/0210434
Donald Q. Lamb Гамма-всплески как космологические зонды (Gamma-Ray Bursts as a Probe of Cosmology)

Если длинные гамма-всплески связаны с коллапсами массивных звезд, то сами всплески и их послесвечения могут служить мощным инструментом для изучения космологии и эволюции молодой Вселенной. Можно ожидать, что самые ранние всплески происходили при z=15-20. Тогда по линиям поглощения в их спектрах мы сможем узнать об эволюции темпа звездообразования, включая звезды первого поколения, об изменении крупномасштабной структуры с z и об эпохе реионизации.

astro-ph/0210435
Nevin Weinberg, Carlo Graziani, and Donald Q. Lamb
Определение частоты вспышек гамма-всплесков, как функции красного смещения (Determining the Gamma-Ray Burst Rate as a Function of Redshift)

Сегодня известно 14 гамма-всплесков с хорошо определенным красным смещением и еще 7 для которых получены ограничения на z. Максимальное число всплесков приходится на z=1 и только несколько лежат на z=1.5. В то же время максимум звездообразования приходится на z примерно равноеt 2. Однако это различие оказывается статистически не значимым.

Последняя четвертая статья менее интересна.

Авторы впервые провели полный обзор т.н. "хозяйских" (Host) галактик гамма-всплесков в субмиллиметровом и радиодиапазонах. Эти волны были выбраны не случайно. Дело в том, что есть основания подозревать наличие связи между гамма-всплесками и звездообразованием. Если гамма-всплескм это гиперновые, то они должны появляться в областях мощного звездообразования. Последние в свою очередь лучше изучатьименно в этих длинноволновых диапазонах.

Наблюдения показали, что галактики и в самом деле не средние. Двадцать процентов из них обладают очень высоким темпом звездообразования (500 масс солнца в год, для сравнения: у нашей Галактики - порядка одной массы Солнца в год).

Дается обзор современного состояния дел в изучении связи гамма-всплесков со сверхновыми звездами, а также роль джетов (струй) в этих процессах. Рассматриваются самые разные модели, где главную роль играет вращение, аккерция на черную дыру или сверхсильное магнитное поле. По мнению авторов 99% сверхновых с гамма-всплесками никак не связаны, т.к. для гамма-всплесков необходимы довольно экзотические условия.

По крайней мере у 5 гамма-всплесков были зарегистрированы рентгеновские линии излучения, причем во всех этих случаях они имели сходные характеристики: светимость в линиях составляла L~10⁴⁴ эрг/с, эквивалентная ширина ~1 кэВ, это были линии железа (судя по частоте) и, наконец, все они наблюдались примерно через 10 часов после гамма-всплеска. Линии могут излучаться в неподвижном веществе перед фронтом ударной волны гамма-всплеска или веществом за ее фронтом. В обоих случаях светимость в линиях позволяет ограничить полную светимость гамма-всплеска и, таким образом, ответить на вопрос о направленности или изотропии его выброса. (В данной работе такие оценки не сделаны, из-за нехватки данных, но показано каким путем надо идти.)

Это обзорная статья для книги "Компактные звездные рентгеновские источники", которая выйдет в 2003 г. в издательстве Кембриджского университета. В ней описана феноменология гамма-всплесков, теория их послесвечений, наблюдения домашних галактик и их интерпретация. Крайне рекомендую.

Название говорит само за себя. Обзорный доклад на 214 симпозиуме МАС посвящен последним результатам в исследовании гамма-всплесков. Особое внимание уделено будущим проектам по наблюдению послесвечения в очень жестком диапазоне. Рассматриваются различные модели всплесков.

По данным BeppoSAX (до февраля 2001) 90% гамма-всплесков обладают рентгеновскими послесвечениями, а оптические послесвечения есть только примерно у половины всплесков. Различаются ли рентгеновские послесвечения у "оптически ярких" всплесков (обладающих оптическим послесвечением) и у "темных"? Ответ - ДА. Со статистической значимостью 99.8% показано, что "темных" гамма-всплесков рентгеновский поток в диапазоне 1.6-10 кэВ в среднем в 5 раз выше, чем у "ярких". Есть и некоторые другие отличия.

Некоторые теории объясняют изменение светимости квазаров на интервалах времени порядка года эффектами микролинзирования на телах планетных масс, распределенных в межгалактическом пространстве. Но такие микролинзирование может объяснить свойства гамма-всплесков. Максимальное усиление потока достигается при пересечении системы каустик, подобных показанным на рисунке. При наличии большого количества линз структура каустик становится очень сложной и их пересечение может объяснить все наблюдаемое разнообразие временных профилей гамма-всплесков. Заметим, что здесь будут очень сильны параллактические эффекты и даже достаточно близкие наблюдатели будут видеть всплески с профилями разной формы. По крайней мере какая-то часть гамма-всплесков может объясняться подобным образом.

Если гамма-всплески могут быть связаны со сверхновыми, то возможна и связь между всплеском и остатком сверхновой. Это произойдет, если есть небольшая задержка между сбросом вещества оболочки и приходом "огненного шара" или релятивистского джета. В таком случае ускоренные протоны налетят на остаток. Это может привести к генерации нейтрино. Авторы рассматривают этот процесс и приходят к выводу, что если сделанные предположения верны, то следующее поколение километровых детекторов сможет поймать такие нейтрино.

Конец 2002 г. отмечен еще двумя статьями по гамма-всплескам: "Polarized Gravitational Waves from Gamma-Ray Bursts" astro-ph/0212539, "Constraining the Structure of GRB Jets Through the Afterglow Light" astro-ph/0212540". Во всех статьях так или иначе обсуждаются джеты, связанные со всплесками.

Жалко, что у нас нет некоего единого сайта, куда можно было бы выкладывать диссертации. Неспециалистам будет интересно почитать введения к каждой главе. Кроме того, на мой взгляд, в диссертации собрана хорошая библиография.

Так как это диссертация и автор не был ограничен объемом, многие вопросы в ней рассмотрены очень подробно. Выводы диссертанта таковы:

• Высокоточная локализация долгих всплесков указывает на их связь с нормальными галактиками с мощным звездообразованием на умеренных красных смещениях порядка единицы.
• Радиальное распределение мест вспышек в галактиках не согласуется с гипотезой слияния двойных нейтронных звезд. Но хорошо кореллирует с ультрафиолетовым излучением галактик, что указывает на возможную связь с областями образования массивных звезд.
• Более четко на связь гамма-всплесков со сверхновыми указывает обнаружение в оптических послесвечениях GRB 980326 and GRB 011121 "плеча", отождествляемого с кривой блеска сверхновой, наложившейся на затухающее послесвечение. Другое объяснение происхождения этого избытка требует существования вокруг всплеска плотной оболочки, которую мог бы создать мощный звездный ветер, что опять-таки указывает на массивные звезды.

Вряд ли вы найдете в этом манускрипте что-то радикально новое, но Кое-что интересное в нем несомненно есть.

Для экономии места в диссертации приведены рисунки низкого разрешения. Высококачественный PDF-файл диссертации можно взять по адресу:
http://www-cfa.harvard.edu/~jbloom/thesis.html.

В статье дан анализ 41 рентгеновского послесвечения гамма-всплесков: рентгеновские потоки, рассчитанная изотропная светимость, углы коллимации. Была обнаружена корреляция углов коллимации и изотропной светимости, что означает разброс истинной светимости послесвечений не более чем в 2 раза. Эта гипотеза о стандартной энергии послесвечений интересно выглядит на фоне высказанной ранее гипотезы о стандартной энергии самих гамма-всплесков (astro-ph/9908136).

Таблицы можно посмотреть тут.

Природа гамма-всплесков - большая загадка, но короткие (<2 сек) всплески - это полная тьма. И вот проблеск, один из первых.
Для 10 из 125 коротких гамма-всплесков, наблюдавшихся в экспериментах Конус-Wind и Конус-А, зарегистрировано жесткое рентгеновское излучение Начинающееся одновременно со всплеском и длящееся от десятков до сотен секунд. Вероятно такие послесвечения - очень общее свойство коротких гамма всплесков. Более подробные данные - в статье.

На прошлой неделе мы уже упоминали об этой работе, рассказывая о работе Деришева и др.. Идея заключается в том, что в ультрарелятивистских ударных волнах (которые могут существовать в источниках гамма-всплесков) энергия переносится через фронт электронами, а не протонами, за счет образования пар и комптоновского рассеяния.

Одна из самых популярных альтернативных моделей гамма-всплесков в изложении автора. Он (автор) считает, что его модель лучше объясняет наблюдения.

Дается короткий обзор последних двух лет исследований оптических послесвечений космических гамма-всплесков.

В чем народно-хозяйственное значение гамма-всплесков? Не знаем.... А вот для космологии эти источники могут быть очень полезны! Будучи очень яркими, они позволяют получать важную информацию с больших красных смещений. Различные приложения гамма-всплесков к изучению "Большой Вселенной" и являются предметом данного короткого обзора.

Очередная заметка о роли нейтронов (и процессов с превращением нейтральных частиц в заряженные и обратно) в гамма-всплесках (о работах Деришева и др. и Штерна мы уже писали). Ввиду интереса к гамма-всплескам и новизны данной темы прочитать эту короткую заметку очень интересно.

Кратко описывается модель супрановой. В этой модели после взрыва образуется массивная замагниченная нейтронная звезда, которая поддерживается быстрым вращением. Замедление приводит к коллапсу в черную дыру. Модель применятеся для объяснения свойств гамма-всплесков. Если еще не слышали о такой модели - советую прочитать.

Рентгеновская и гамма обсерватория INTRGRAL была успешно запущена в октябре 2002 г. Установленная на ее борту система IBAS (INTEGRAL Burst Alert System) Позволяет регистрировать положение всплесков с точностью 2-4' на части небесной сферы. За 2 месяца эксплуатации таких всплесков было зарегистрировано 2. То есть можно ожидать, что за год INTEGRAL увидит 10-15 гамма-всплесков, координаты которых будут известны спустя несколько секунд после начала вспышки.

Авторы - обладатели хорошего релятивистского гидродинамического кода, который позволяет им считать процессы в гамма-всплесках. Посчитана очередная модель, после чего показано, что ее результаты хорошо описываются простым аналитическим приближением (но до выполнения расчетов высказать такое утверждение было нельзя).