Представлен каталог 56 гамма-всплесков (с картинками и обсуждением каждого всплеска) по данным обсерватории INTEGRAL. Детальный анализ дан для 43 всплесков, для которых в общедоступном архиве INTEGRAL есть соответствующие данные. Обновленность заключается в том, что авторы используют новый софт, который качественнее обрабатывает данные для всплесков, наблюдавшихся далеко от центра детектора.

Очень интересный всплеск. Сперва он был классифицирован как длинный. Но потом, когда достоверно было определено красное смещение 6.7, стало ясно, что в своей системе отсчета этот всплеск имел длительность всего лишь около секунды, т.е. относится к коротким. Современная стандартная картина показывает нам короткие всплеси преимущественно на малых красных смещениях, и энергетика у них поменьше. Поэтому открытие GRB 080913 очень важно, для нашего понимания гамма-вплесков. Пока есть много гипотез, и дискуссия открыта.

См. также еще одну статью другой группы по наблюдениям того же источника: arxiv:0810.2314.

Описывается проект небольшого спутника, предназначенного для измерения поляризации гамма-всплесков в диапазоне 2-500 кэВ. Проект направлен в январе этого года в НАСА. Ожидается, что за 2 года работы прибор даст измерения для сотни гамма-всплесков.

Прототипы детекторов уже успешно тестировались в баллонных экспериментах, также активно проводилось моделирование ожидаемых результатов. Все основные технологии отработаны, поэтому можно сделать надежную недорогую миссию, которая выдаст очень востребованный результат, т.к. поляризационные наблюдения крайне необходимы для проверок меделей работы центральной машины гамма-всплесков.

О других поляризационных детекторах см. arxiv:0810.2693, arxiv:0810.2700 (это о планируемомо поляризационном детекторе на XEUS), arxiv:0810.2780 (это о планируемом детекторе на борту китайского спутника HXMT).

Гиперакреция на черные дыры может реализовываться сразу после коллапса или же после слияния двух компактных объектов. Как известно, именно в таких системах, согласно современной картине, возникают гамма-всплески.

Обзор написан очень понятно, поэтому его можно смело всем рекомендовать. Также про аккрецию на черную дыру, но только после слияний, см. свежую оригинальную статью arxiv:0810.2535.

Сразу две группы (см. вторую статью arxiv:0809.4043) докладывают об обнаружении интересного оптического транзиента.

Транзиент наблюдался после гамма-всплеска. Всплеск был обнаружен 10 июня 2007 года спутником SWIFT. Сразу стало ясно, что это скорее всего какой-то галактический объект, а не космологический гамма-всплеск. Это следовало не только из того, что источник лежит в плоскости Галактики, но и из ряда других свойств.

Затем, прибор RXT обнаружил рентгеновскую вспышку. Также было обнаружено и оптическое излучение. Сперва вся сумма данных указывала на то, что это может быть двойная система с черной дырой (быстрая рентгеновская новая).

Однако новые данные говорят о другом. В рассматриваемых статьях авторы сообщают о наблюдении нескольких десятков оптических вспышек, очень похожих на рентгеновские вспышки магнитаров. Вроде бы есть указания на характерный период около 7 секунд. Поэтому обе группы интерпретируют данные, как оптическое излучение магнитара. Тогда это будет первое такое оптическое наблюдение. Однако не исключено, что могут появиться и другие модели.

Каталог включает в себя 1082 всплеска в диапазоне 40-700 кэВ, которые были обнаружены спутников BeppoSAX.

Забавно, после успешного запуска GLAST ученые, работающие с данными AGILE, тут же начали выдавать статьи. Вот еще одна.

Со времен работы прибора EGRET на борту Комптоновской обсерватории не было регистрации относительно позднего (задержанного) излучения гамма-всплесков на очень больших энергиях. AGILE оптимизирован для таких наблюдений. И вот от GRB 080514B зарегистрирован поток на энергиях выше нескольких десятков МэВ уже после того, как исчез поток на стандартных для гамма-всплесков энергий. Правда, речь идет о секундах. Всплеск длился 7 секунд, а еще 6 секунд после этого приходили жесткие кванты.

Авторы пытаются дать обзор свойств массивных звезд, которые порождают в конце своей жизни длинные гамма-всплески. Разумеется, никакой ясности тут нет, и авторы скорее пытаются просто что-то понять на основе стандартной модели и известных данных о послесвечениях всплесков.

Кстати, о механизме центральной машины гамма-всплесков можно посмотреть короткий обзор arxiv:0807.0747.

Авторы переобрабатывают данные EGRET и составляют новый каталог источников. В оригинальном варианте был 271 источник. В новом - 188. 107 "старых" источников не вошли в новый каталог. С другой стороны, появилось 30 новых. Основные изменения связаны с моделью межзвездной среды.

Хотя гамма-всплески и называются гамма-всплесками, но в самом деле жесткое гамма-излучение от них наблюдается не так уж часто. Однако есть несколько примеров обнаружения гамма-всплесков на энергиях >20 MeV. В преддверии запуска спутника GLAST авторы суммируют предыдущие наблюдения и делают некоторые предсказания.

Короткие гамма-всплески наблюдаются в галактиках разных типов. Галактики с заметным звездообразованием составляют более 80 процентов. Остальное - эллиптические. Если сравнивать материнские галактики коротких и длинных всплесков, то у вторых они систематически имеют меньшую металличность и более высокий темп звездообразования. Автор полагает, что это говорит о разных прародителях у коротких и длинных всплесков. Стандартная идея о том, что короткие всплески связаны со слияними нейтронных звезд укладывается в данные о материнских галактиках.

Разные группы наблюдателей (и оптики, и рентгенщики) написали общую большую статью в Nature, посвященную всплеску 19 марта, который в максимуме был виден невооруженным глазом. Совместный анализ оптических и гамма/рентгеновских данных показывает, что мягкое и жесткое излучение рождаются в одной области вдали от центрального источника (черной дыры), но связаны с разными спектральными компонентами. Все неплохо укладывается в стандартную картину взрыва массивной звезды, которая до взрыва имела сильный звездный ветер, через который и распространяется сильно релятивистский джет.

Богдана Пачинского более чем справедливо считают одним из самых значительных астрофизиков 20 века (думаю, будет справедливо, если запускаемый в мае спутник GLAST назовут в его честь). Он внес вклад в разные области астрономии. Ему было свойственно и генерировать яркие "быстрые" идеи, и справляться со сложными глубокими вопросами. Одной из областей, в которой его вклад крайне велик, является астрофизика гамма-всплесков.

В своей статье Цви Пиран дает очень яркий обзор истории развития астрофизики гамма-всплесков и роли Пачинского в этом. Читать стоит по трем причинам: просто хорошо написано (ярко, весело, динамично), хорошо очерчена история, можно легко понять основные черты современной станлартной модели гамма-всплесков.

Короткая заметка, в которой дается обзор наблюдений гамма-всплесков с помощью наземных гамма-телескопах в диапазоне порядка ТэВ. Это раздел большого отчета. Его цель - дать рекомендации для будущих проектов. Очень концентрировано описано теперешнее состояние дел (есть несколько неподтвержденных слабых кандидатов), теоретические основы, позволяющие надеяться на регистрацию гамма-всплесков на высоких энергиях, и сделаны некоторые выводы, касательно будущих наблюдений.

От 30 до 50 процентов гамма-всплесков сопровождаются рентгеновскими вспышками (не путать с послесвечением!), которые происходят спустя сотни, тысячи, или даже десятки тысяч секунд после основного всплеска. Теория этого явления не очень понятна, и в коротком обзоре в основном осуждаются наблюдения, в первую очередь на спутнике Swift, который играет первую скрипку в изучении этих рентгеновских вспышек.

В марте 2008 г. произошло важное событие. Людям, изучающим гамма-всплески, придется запомнить еще один номер: GRB 080319b. От этого всплеска удалось увидеть оптическое излучение в максимуме блеска, и это оказался объект ярче шестой звездной величины! Т.е., его было видно невооруженным глазом (конечно, только в месте с очень темным небом). Разумеется, эта новость привлекла внимание, и в Архиве еще будет много статей по этому поводу.

Статья Савальо и др. - о другом. В ней авторы дают самый полный на сегодняшний день обзор свойств галактик, в которых наблюдались гамма-всплески. Рассмотрено 46 звездных систем. Самая далекая находится на красном смещении 6.3. В среднем эти галактики имеют металличность в 4 раза ниже солнечной. Анализируются данные по темпу звездообразования.

К сожалению, пока не хватает статистики, чтобы проанализировать галактики, разделив их по подклассам гамма-всплесков. В первую очередь это относится к коротким всплескам.

Работать надо быстро. Меньше недели назад произошел всплеск, а 42-страничная статья уже направлена и выложена в Архив.

Речь идет о гамма-всплеске GRB 080319B, о котором писали все новостные ленты. Удалось пронаблюдать оптическое излучение самого всплеска (не послесвечение) в самые первые мгновения взрыва. При этом блеск был настолько велик, что был не только поставлен рекорд, но и превзойдет важный психологический рубеж - шестая звездная величина, - который разделяет объекты видимые невооруженным глазом от невидимых.

В статье авторы суммируют наблюдения в оптике и в ИК, как во время всплеска, так и после него (т.е., послесвечение). Кроме того, обсуждается, что это может дать теории, как можно объяснить наблюдавшиеся феномены. Наконец, авторы обсуждают наблюдаемость таких всплесков на будущих инструментах. Будущие установки для поиска оптических транзиентов, основанные на телескопах метрового класса, смогут видеть такие всплески с z~17.

Обсудить в ЖЖ-сообществе ru_astroph.
Обсудить на Астрофоруме в Научной панораме.

Для разных подвидов гамма-всплесков продожают предлагать и разрабатывать разные сценарии. Все они включают в себя образование компактного объекта и диска вокруг него, но детали различаются. Например, есть короткие всплески, у которых в дополнение к основному импульсу видят также широкий всплеск длительностью до 100 секунд. В данных SWIFT таких немало. В этой статье авторы развивают модель, в которой такие всплески порождаются протомагнитаром, возникшим или при коллапсе белого карлика, или при слиянии белых карликов или нейтронных звезд. Требуются достаточно экстремальные параметры: поле 3 10¹⁵ гаусс при периоде 1 мсек.

В рентгеновском излучении одного из гамма-всплесков была обнаружена интересная деталь. Авторы строят модель и приходят к выводу, что это может быть линия никеля. Если модель правильная, то, как часто бывает в астрофизике, спектральные данные дадут возможность понять очень-очень много нового о механизме всплеска, о том, что происходило "внутри центральной машины". Например, можно будет с уверенностью говорить о том, когда после начала коллапса произошел гамма-всплеск.

В феврале этого года приборы эксперимента Конус-Винд, а также другие детекторы, зафиксировали короткий жесткий всплеск. По своим свойствам он очень похож на гигантские вспышки магнитаров. Причем, всплеск проецируется на М31. Т.о., все говорит в пользу того, что это всплеск внегалактического источника мягких повторяющихся гамма-всплесков.

Очень интересный всплеск. Сперва он был классифицирован как длинный. Но потом, когда достоверно было определено красное смещение 6.7, стало ясно, что в своей системе отсчета этот всплеск имел длительность всего лишь около секунды, т.е. относится к коротким. Современная стандартная картина показывает нам короткие всплеси преимущественно на малых красных смещениях, и энергетика у них поменьше. Поэтому открытие GRB 080913 очень важно, для нашего понимания гамма-вплесков. Пока есть много гипотез, и дискуссия открыта.

См. также еще одну статью другой группы по наблюдениям того же источника: arxiv:0810.2314.

Описывается проект небольшого спутника, предназначенного для измерения поляризации гамма-всплесков в диапазоне 2-500 кэВ. Проект направлен в январе этого года в НАСА. Ожидается, что за 2 года работы прибор даст измерения для сотни гамма-всплесков.

Прототипы детекторов уже успешно тестировались в баллонных экспериментах, также активно проводилось моделирование ожидаемых результатов. Все основные технологии отработаны, поэтому можно сделать надежную недорогую миссию, которая выдаст очень востребованный результат, т.к. поляризационные наблюдения крайне необходимы для проверок меделей работы центральной машины гамма-всплесков.

О других поляризационных детекторах см. arxiv:0810.2693, arxiv:0810.2700 (это о планируемомо поляризационном детекторе на XEUS), arxiv:0810.2780 (это о планируемом детекторе на борту китайского спутника HXMT).

Гиперакреция на черные дыры может реализовываться сразу после коллапса или же после слияния двух компактных объектов. Как известно, именно в таких системах, согласно современной картине, возникают гамма-всплески.

Обзор написан очень понятно, поэтому его можно смело всем рекомендовать. Также про аккрецию на черную дыру, но только после слияний, см. свежую оригинальную статью arxiv:0810.2535.

Описаны основные результаты наблюдений на МАСТЕРе за 2005-2006 гг. Основная задача телескопа - изучение оптического послесвечения гамма-всплесков, но попутно решаются и другие задачи, связанные с наблюдениями оптических транзиентов: поиск сверхновых, астероидов и тп.

Авторы задаются вопросом: каким должен быть идеальный инструмент для поиска гамма-всплесков с большим красным смещением. Такие всплески помогли бы узнать много интересного об эпохе реионизации.

Идеальный инструмент сравнивается с возможностями современных приборов, а также тех, которые полетят в ближайшем будущем. По мнению авторов ни INTEGRAL, ни GLAST не смогут тут помочь, а вот EXIST сможет увидеть достаточное количество далеких гамма-всплесков.

См. ниже статью о чувствительности EXIST к гамма-всплескам.

На наземном гамма-телескопе MAGIC регулярно проводят поиски сигнала от гамма-всплесков. Пока, увы, ничего не обнаружено. Но о том, какие есть планы и надежды, можно прочесть в этой статье.

Статей по результатам MAGIC появилась масса. О наблюдениях гамма-всплесков на MAGIC см. также arxiv:0709.1386. О поиске тау-нейтрино - arxiv:0709.1462. Об открытии жесткого гамма от 3С 279 - в arxiv:0709.1475. О мониторинге блазаров - тут. О регистрации излучения от BL Lac в 0709.2265, О наблюдениях другой лацертиды, проведенных совместно с рентгеновскими спутниками, читайте в следующей статье. О наблюдениях во время сумерек и при лунном свете читайте здесь. О наблюдениям микроквазаров - в 0709.2288. О поисках источников космических лучей сверхвысоких энергий - здесь. О тестовых прогонах в рамках подготовки к совместным наблюдениям с нейтринными проектами можно прочесть здесь.

О технологии, используемой при создании зеркала MAGIC-II (более крупной и современной версии, второй телескоп будет стоять рядом с первым, и они будут работать в паре) можно прочесть здесь: arxiv:0709.1372. Камера, которая будет установлена на MAGIC-II, описана в arxiv:0709.2474 О статусе пострйоки второго телескама см. 0709.2605.

Апгрейду телескопа посвящена статья arxiv:0709.2363. Еще о технических аспектах работы MAGIC см. arxiv:0709.1410, arxiv:0709.1574, arxiv:0709.1694, arxiv:0709.2052.

Похоже, что один из гамма-всплесков на самом деле является необычной вспышкой на нейтронной звезде в тесной двойной системе. Авторы полагают, что не исключено, что есть много систем такого типа, но пока они ускользают от наблюдателей из-за трудноуловимости их вспышек.

Для появления длинного гамма-всплеска, что в наиболее популярном сценарии связывается с коллапсом ядра достаточно массивной звезды, необходимо быстрое вращение ядра звезды. Обычно звезды достаточно эффективно замедляются. Раскрутить звезду можно в тесной двойной системе. Кроме того, было предложено, что при малой металличности звезды остаются достаточно быстровращающимися. В данной статье представлен анализ ситуации, в которой малометалличная звезда входит в тесную двойную систему.

Во-первых, показано, что в такой двойной можно получить условия, при которых вторая (менее массивная) звезда даст гамма-всплеск. Во-вторых, система распадается после первого взрыва, поэтому можно ожидать, что предсверхновая будет убегающей звездой. Это значит, что она пройдет несколько сот парсек до порождения всплеска. Наконец, поскольку скорее всего направление джета будет перпендикулярно скрости звезды , можно сделать предсказания относительно свойств среды вокруг взрывающейся звезды. Это важно для описания свойств послесвечений (ореолов) гамма-всплесков.

Для многих гамма-всплесков мы можем получить вполне подробную информацию о галактиках, в которых они появились. Разумеется, это дает много поводом для раздумий. Авторы резюмируют наше знание в этой области, и пытаются показать, как это помогает в понимании природы механизма всплесков.

10 июня этого года спутник SWIFT увидел очередной гамма-всплеск. Ну увидел - и увидел. Он их часто видит, для того и запускали. Но все не так просто. Возможно, что мы имеем дело с интересным открытием.

Спутник SWIFT несет на борту приборы, позволяющие определять положение всплеска с достаточно высокой точностью (несколько угловых минут). После всплеска, длившегося 5 секунд (нормальный всплеск, классифицируемый как "длинный") в той области, из которой пришел всплеск удалось увидеть переменный рентгеновский источник. Оптические наблюдения этой области показали, что спектр похож на спектр звезды класса К (это может быть суб-гигант или карлик, т.е. обычная звезда главной последовательности). Все это говорит о том, что мы видим тесную двойную систему, скорее всего с черной дырой. Если эта система имеет отношение к всплеску, то это очень важный результат! Это означает, что двойные черные дыры (в паре с маломассивным компаньоном) могут показывать очень интересный тип активности, который "подмешивается" к обычным гамма-всплескам!

Обсудить в ЖЖ-сообществе ru_astroph.
Обсудить на Астрофоруме в Научной панораме.

Возможно, что удалось идентифицировать остаток гиперновой! Показано, что сверхоболочка в галактике IC10 вероятнее всего была сформирована за счет одного сильного взрыва.

Авторы рассматривают вопрос о том, не связаны ли некоторые известные галактические кандидаты в черные дыры с гамма-всплесками и гиперновыми. Т.е., не было ли в момент рождения соответствующих черных дыр гамма-всплесков. Вывод авторов в отношении нескольких объектов [Nova Sco (GRO J1655-40), Il Lupi (4U 1543-47), XTE J1550-564, GS 2023+338] утвердительный. А вот известный кандидат в черные дыры в системе Лебедь Х-1 с гамма-всплеском не связан, по мнению авторов. Связано это, опять же "как полагают авторы", с разными массами компонент в двойых системах.

Представлен каталог гамма-всплесков, зарегистрированных прибором BAT (Burst Alert Telescope) на борту спутника SWIFT в период с 19 декабря 2004 года по 16 июня 2007. Включено 237 событий.

Таблицы с данными доступны здесь.

Дается краткое описание каталога, который доступен он-лайн здесь. В каталог вошло 77 гамма-всплесков, а также рентгеновские кривые блеска для 56 всплесков.

Представлены результаты численного моделирования. В результате коллапса образуется сильно замагниченаая быстровращающаяся нейтронная звезда - магнитар. Формируются джеты. Параметры образовавшегося объекта позволяют по мнению авторов, говорить о появлении длинного гамма-всплеска.

См. также arXiv:0707.2219 о связи сверхновых и гамма-всплесков, а также о возможности того, что в сердце центральной машины всплеска сидит нейтронная звезда, а не черная дыра. И arXiv:0707.2187 о связи гамма-всплесков со звездами малой металличности.

Как известно, длинные гамма-всплески многие связывают со сверхновыми. Причем не со всякими, а только с типом Ibc (см. также arxiv:0706.3209). Причем, не все сверхновые этого типа, а лишь часть. Вот про последнее и идет речь в статье.

Автор показывает, что если гамма-всплески и рентгеновские вспышки закачивают в энергию релятивистского потока вещества более 10⁴⁸ эрг, то сверхновые Ibc обычно закачивают меньше. В итоге, менее 3 проецнтов от близких сверхновых этого типа дают основание заподозрить их связь с гамма-всплесками.

Разумеется, "многое сделано, но многое еще предстоит". Автор надеется, что планируемые оптические обзоры, предназначенные для поиска сверхновых, смогут пролить свет на физику сверхновых Ibc, и на иъ связь с гамма-всплесками и рентгеновскими вспышками.

Представлены данные по 218 всплескам, зарегистрированным в период с декабря 2004 года по май 2007. Для 76 из них измерены красные смещения. Обсуждаются корреляции между различными параметрами. Результаты сравниваются с тем, что было известно до SWIFT'а.

С помощью наземного гамма-телескопа MAGIC проведены наблюдения самой известной системы с черной дырой (или, строго говоря, с кандидатом в черные дыры) - Лебедь Х-1. Никакого постоянного гамма-излучения обнаружено не было. Зато есть слабое (на уровне 4 сигма) указание на то, что была обнаружена вспышка. Причем вспышка совпала с рентгеновской. Если гамма-вспышка реальна, то это первый пример обнаружения гамма-излучения ТэВной энергии от кандидата в черные дыры (напомню, что лет 20 назад по этому поводу было много дискуссий, и тогда не удалось доказать реальность сигналов, о которых заявляли несколько групп исследователей).

Наблюдения этого источника обсуждаются также в е-принте arxiv:0706.1372. В нем представлены результаты совместных наблюдений в радио и рентгеновском диапазонах. Удалось увидеть вспышку, произошедшую практически одновременно на этих столь разных длинах волн.

При наблюдениях на спутнике SWIFT удалось хорошо разглядеть, что многие гамма-всплески сопровождаются не только послесвечениями, но и рентгеновскими вспышками на фоне этого послесвечения. Феноменология вспышек очень богатая. Что это за вспышки пока не ясно.

В статье авторы выделяют 110 всплесков, наблюдавшихся на SWIFT. У 33 из них обнаружены рентгеновские вспышки (т.е. это не редкое явление). В результате анализа собранных данных авторы приходят к выводу о том, что рентгеновские вспышки - это активность, связанная с "Центральной машиной", а не с послесвечением.

В литературе часто обсуждается вопрос о том, как можно использовать космические гамма-всплески в качестве инструмента для космологических исследований. По сути, в обзоре собраны все основные идеи в этом ключе. В основном речь идет о связи звезд популяции III с гамма-всплесками, об изучении темпа звездообразования и межгалактической среды на больших красных смещениях.

Авторы представляют модель гамма-всплесков, в который ключевым моментом является следующее. При коллапсе быстро вращающегося ядра сперва образуется спинар - объект, удерживаемый от схлопывания центробежными силами. На этой стадии могут возникать очень длинные плато в кривой блеска, наблюдаемые и гамма-всплесков. Потом, когда спинар достаточно замедлится, происходит коллапс в черную дыру.

Подробнее можно послушать на докладе авторов 18 мая.

"И только тут она заметила, что не брюнет он, а блондин"

При более пристальном изучении оказалось, что всплеск GRB 060912A это не короткий всплеск в эллиптической галактике на z=0.0936, а длинный всплеск в галактике с бурным звездообразованием на z=0.937. Так что по-прежнему не надо кричать "Эврика!", не вылив себе на голову ведро холодной воды.

На сайте http://www.swift.ac.uk/xrt_curves/00020052/index.php в он-лайновом режиме выкладываются кривые блеска гамма-всплесков, зарегистрированных на спутнике Swift. Очень удобный сервис.

В статье описаны некоторые существенные технические детали, позволяющие добиться работы такого ресурса.

Всплеск 5 мая 1006 года имел длительность около 4 секунд. Формально, это выше 2-секундного предела, который, традиционно используется для разделения длинных и коротких всплесков.

Авторы провели наблюдения всплеска и его послесвечения в разных диапазонах. Результаты оказались весьма интересными. Всплеск близкий, красное смещение 0.0894. Всплеск слабый (если считать энерговыделение сферически симметричным, то было высвечено около 10⁴⁹ эрг). Появился он в области звездообразования. Т.о., прародителю всплеска было менее 10 миллионов лет. Всплеск не сопровождался сверхновой (это показали детальные наблюдения в оптике). Все это не слишком типично для длинных всплесков.

Авторы обсуждают две возможности разрешить противоречие. Во-первых, это может быть короткий всплеск. Т.е., по сути своей, по физике, он должен быть отнесен к коротким. 4 секунды это не так далеко от формального предела, а распределения длинных и коротких всплесков по продолжительности совершенно точно должны перекрываться. Правда, если это стандартный короткий всплеск, то надо объяснять, как он успел появиться всего лишь через 10 миллионов лет после рождения прародителя. Сейчас наиболее популярной гипотезой о механизме коротких всплесков является слияние двух компактных объектов (двух нейтронных звезд или нейтронной звезды и черной дыры). Слияние всего лишь через 10 миллионов лет после рождения звезд - это на пределе возможного.

Во-вторых, полагают авторы, мы можем иметь дело с подклассом длинных всплесков. Причем, поскольку это слабое событие, то темп таких всплесков должен быть достаточно высок, в три раза выше темпа "обычных" длинных всплесков. Это объяснение, т.о., также ставит проблемы.

Т.о., новые данные по гамма-всплескам продолжают подкидывать новые загадки.

Дается подробный обзор последних результатов по гамма-всплескам с упором на данные спутника Swift.

Большой подробный обзор по коротким гамма-всплескам.

Последние данные (я неоднократно писал об этом в обзорах) возродили интерес к этому классу гамма-всплесков. Автор обсуждает их отличия от длинных гамма-всплесков, а также возможные интрепретации.

См. также статью astro-ph/0701748, посвященную прародителям коротких гамма-всплесков.

Я стараюсь не пропускать в обзорах важные новости по гамма-всплескам, поэтому, в принципе, содержание статьи не станет для читателя открытием. Однако Жанг очень изящно описал суть последних важных результатов. Поэтому, всячески рекомендую. Чтение достаточно легкое и интересное.

Благодаря работе спутника Swift удалось зарегистрировать послесвечения от многих гамма-всплесков. Автор дает обзор состояния дел, и углубляется в вопрос о том, что нам это дает в смысле понимания природы "центральной машины" всплеска.

Представлены данные оптических наблюдений семи коротких гамма-всплесков. Для некоторых из них удалось увидеть оптические послесвечения и обнаружить материнские галактики. По всей видимости, галактики эти находятся на красном смещении порядка 1 или даже больше. Эти данные позволяют авторам сделать ряд важных оценок и заключений. Самое существенное состоит в том, что полное энерговыделение в этих всплесках (в предположении изотропии) существенно превосходит энергию, выделяемую при коротких всплесках на малых красных смещениях. Это позволяет говорить о возможном выделении новой популяции коротких гамма-всплесков.

Обсудить в ЖЖ-сообществе ru_astroph.
Обсудить на Астрофоруме в Научной панораме.

На самом деле, я уже рассказывал об этом всплеске в августе. Он в самом деле примечателен и не укладывается в стандартную картину классификации с короткими и длинными всплесками. Это длинный всплеск, по многим параметрам, похожий на короткие. Статья в основном наблюдательная, тем и ценна.

Команда Swift отметилась на днях еще одной статьей (astro-ph/0610570), посвященной интересному всплеску. Это самый далекий, из зарегистрированных на сегодняшний день. Пользуясь случаем, хочу обратить внимание читателя на тему, посвященную "самым-самым" на Астрофоруме

В современной науке о гамма-всплесках достаточно стандартной является гипотеза о связи гамма-всплесков со сверхновыми. Гипотеза эта имеет некоторую наблюдательную поддержку, однако есть у нее и трудности. Во-первых, ясно, что не все гамма-всплески (и даже не все длинные) связаны со сверхновыми. Во-вторых, непонятно, верно ли мы отождествляем наблюдаемые в оптике феномены как "сверхновые". Подробнее обо всем это можно прочесть в обзоре.

В июне этого года спутник SWIFT зарегистрировал длинный гамма-всплеск. Стандартная модель учит нас, что такие события связаны с конечной стадией эволюции очень массивных звезд. Для многих событий обнаружены сопутствующие оптические транзиенты, очень похожие на вспышки сверхновых. Однако ... В случае GRB060614, который (что важно) находится достаточно близко, на красном смещении z=0.125 , оптический транзиент исчез всего за две недели. Даже Космический телескоп не смог ничего разглядеть. Т.е., никакой сверхновой!

Изображения вспышки в оптическом диапазоне можно посмотреть здесь. Видно, что в конце июня объект наблюдался, а к середине июля исчез.

Авторы полагают, что стандартная картина сталкивается здесь с серьезными трудностями, а потому говорится о необходимости нового механизма взрыва.

Появилась и вторая статья на ту же тему: astro-ph/0608313, и тут же и третья: astro-ph/0608322. Отмечу еще и работу, посвященную возможному механизму: astro-ph/0608316. В ней авторы рассматривают возможность образования тора при втором взрыве в двойной системе. Первая (более массивная) звезда уже проэволюционировала и дала нейтронную звезду. Если система достаточно компактна, то произойдет раскрутка ядра второй звезды за счет приливных сил. Тогда, показывают авторы, после взрыва второй звезды вокруг новообразовавшейся нейтронной звезды может возникнуть тор. По их расчетам всплеск как раз получается не очень мощным и не сопровождается обычной сверхновой, но при этом может быть достаточно длинным.

Выше я писал о всплеске GRB 060614, который поставил теоретиков в тупик. Однако авторы рассматриваемой статьи не исключают тривиального выхода из создавшейся ситуации: возможно, никакой проблемы нет. Известно уже почти две сотни всплесков, зарегистрированных SWIFT'ом. Вероятность того, что GRB 060614 случайно проецируется на галактику, которую посчитали его хозяйской галактикой, равна примерно двум процентам. Т.о., полагают авторы, вероятность случайного совпадения одного из почти 200 всплесков с галактикой велика.

Оказывается обсерватория имени Пьера Оже, предназначенная для изучения космических лучей, может давать интересные побочные результаты (вообще, это является свойством каждого хорошего крупного проекта). С помощью широкоугольной автоматической камеры обнаружено оптическое излучение одного из гамма-всплесков. На короткое время блеск достиг 10-й звездной величины.

Cущественно, что более поздние наблюдения данного источника в оптике дали лишь верхние пределы. Это говорит об очень быстром спадании блеска. Причины такого поведения всплеска пока не ясны, но авторы приводят некоторые рассуждения на эту тему.

Моделировать слияния нейтронных звезд вообще сложно. Если же в добавок интересует, как все это будет светить в гамма-диапазоне, то задача становится еще сложнее. На мой взгляд, пока программы недостаточно совершенны, чтобы давать четкие детальные однозначные ответы, но прогресс налицо.

Обнаружено послесвечение в радиодиапазоне от гамма-всплеска GRB 050904, вспыхнувшего на красном смещении z=6.3.

Большой обзор по гамма-всплескам. Наблюдений все больше, в космологической природе никто не сомневается, а вот ясности с "центральной машиной" все нет.

BATSE потоп, но дело его живет!

Продолжается работа с данными BATSE по гамма-всплескам. Приятно, что ребята продолжают работать, причем выкладывают данные в открытый доступ в удобном для пользователей виде.

Как известно, кроме коротких и длинных гамма-всплесков есть еще и т.н. рентгеновские вспышка (X-ray flashes - XRF). Активно обсуждается возможная связь всех этих взрывов со сверхновыми и друг с другом. Замечу, что и сверхновые бывают разные (особенно, если речь идет просто о событиях, классифицированных как сверхновые).

В это статье авторы представляют анализ данных наблюдений одной из ближайших вспышек - XRF 060218 (она также совпадает со сверхновой 2006aj). Наличие, кроме рентгеновских, радионаблюдений позволяет определить полную энергию вспышки.

Анализ позволяет авторам утверждать, что будучи в 100 раз менее энергичиными, в сравнении с типичными длинными гамма-всплесками, такие вспышки происходят в 10 раз чаще. От сверхновых типа Ibc такие вспышки отличаются наличием не очень мощного (опять же, в сравнении с гамма-всплесками) релятивистского выброса.

В итоге аворы полагают, что
1. Гамма-всплески и рентгеновские вспышки отличаются от сверхновых наличием релятивистского выброса.
2. Рентгеновские вспышки отличаются от гамма-всплесков "центральной машиной", запускающей выброс.

Как известно, сейчас достаточно популярна идея связи гамма-всплесков со сверхновыми. Здесь, однако, есть много нерешенных вопросов. Гамма-всплески ассоциируются с очень разными оптическими транзиентами. С другой стороны, детальные исследования в радиодиапазоне 74 сверхновых типа Ib/c (с которыми в основном и связывают гамма-всплески) не показали наличия излучения, которое должно было бы возникать, если эти сверхновые сопровождаются феноменом гамма-всплеска (сам всплеск мог быть невидим для нас, если релятивистская струя не направлена в нашу сторону). Так что вопросов много, но много и наблюдательных данных.

Вся эта яркая и не очень понятная картина суммирована в обзоре. На мой взгляд, статья создает чуть более оптимистичную картину связи двух явлений, чем следовало бы. Все-таки пока вопросы доминируют...

Еще один важный обзор на эту же тему astro-ph/0604131.

Я помню, что в середине 80-х у нас в школе таки пробили разрешение крутить во время перемен по школьному радио группу "Ария". Пробить удалось под прикрытие борьбы за мир. Так вот, металл продолжает защищать жизнь на Земле! "Воля и разум!" :)

В принципе, уже практически все, работающие в области астрофизики гамма-всплесков, понимают, что эти взрывы происходят преимущественно там, где низко содержание "металлов" (напомню, что в астрономии так называют все элементы тяжелее гелия, т.к. их нельзя было в заметном количестве произвести на первых стадиях эволюции вселенной, т.е. во время превичного нуклеосинтеза). Однако понимание - это одно, а детальная проработка вопроса - совсем другое.

Авторы представляют серьезные количественные аргументы в пользу того, что гамма-всплески (речь идет в первую очередь о тех, что произошли на достаточно небольших красных смещениях) четко отслеживают области активного звездообразования, в которых содержание "металлов" невелико, т.е. существенно меньше солнечного.

Название статьи связано с тем, что поскольку в Млечном пути (т.е. в нашей Галактике) с металличностью все в порядке, то у нас оно рвануть и не должно. Более того, жизнь (как мы ее понимаем) более вероятна там, где металлов уже довольно много (т.е. как у нас). А значит, гамма-всплески жизни не страшны.

Добавлю, что у нас ближайшая крупная область звездообразования с малой металличностью - это Малое магелланово облако. Так что, если рванет, то там. Живите спокойно. Точнее, у нас и без угрозы из космоса на Земле проблем хватает.

Как известно, гамма-всплески делятся на длинные и короткие. По всей видимости, они связаны с разными объектами, и физика там несколько разная. Длинные - со смертью массивных звезд, а короткие - со слияниями двойных компактных объектов. Вот новый аргумент.

Изучение ореолов (послесвечений) коротких гамма-всплесков уже наводило ученых на мысли о том, что излучение там плохо коллимированно. Т.е. нет узкой струи (джета), как у длинных всплесков. Был, однако, один пример - GRB050709 - который можно было толковать как короткий всплеск с коллимацией. Авторы данной статьи показывают, что даже это пример можно объяснить без коллимации.

Проведены детальные наблюдения т.н. хозяйской (host) галактики всплеска GRB 050904. Показано, что это в самом деле галактика на красном смещении 6.3. Галактика уже существенно обогащена металлами. Темп звездообразования достаточно высок и составляет примерно 15 масс солнца в год.

Показано, что в результате слияния двух нейтронных звезд из-за развития неустойчивости Кельвина-Гельмгольца могут возникать очень сильные магнитные поля. Они могут превосходить поля магнитаров, с которыми связывают повторяющиеся мягкие гамма-всплески. Авторы полагают, что обнаруженная особенность может позволить объяснить короткие гамма-всплески.

(Напомню, что в прошлом году были получены существеннейшие наблюдательные аргументы в пользу того, что короткие гамма-всплески связаны со слияниями компактных объектов.)

Как я уже не раз говорил, на мой взгляд, одно из самых главных открытий прошлого года - открытие ореолов (послесвечений) коротких гамма-всплесков. Это позволило определить в каких галактиках они происходят. Соответственно, сейчас мы уже почти уверены, что короткие гамма-всплески - это результат слияния нейтронных звезд (см. прекрасную свежайшую статью Максима Борисова на Гранях.Ру).

В данной статье суммировано наше современное знание и понимание об ореолах коротких гамма-всплесков и о том, как и где они возникают.

Обсуждается чувствительность различных детекторов гамма-всплесков. К сожалению, для коротких жестких всплесков (для меня лично это интересно в связи с перспективой обнаружения внегалактических гигантских всплесков МПГ) ничего хорошего нет: BATSE был самым чувствительным. А вот для длинных мягких всплесков Swift намного лучше.

Обсуждается чувствительность различных детекторов гамма-всплесков. К сожалению, для коротких жестких всплесков (для меня лично это интересно в связи с перспективой обнаружения внегалактических гигантских всплесков МПГ) ничего хорошего нет: BATSE был самым чувствительным. А вот для длинных мягких всплесков Swift намного лучше.

Спустя 12 минут после основного гамма-всплеска была зарегистрирована сильнейшая рентгеновская вспышка. Это не послесвечение, это именно рентгеновский всплеск, причем самый мощный из всех наблюдавшихся (изредка такие события уже наблюдались). Природа явления до конца неясна, но авторы высказывают кое-какие гипотезы.

Описывается одна из возможных моделей "центральной машины" гамма-всплеска. Идея состоит в том, что энергия вращения центральной системы (например, черная дыра + тор вокруг нее) преобразуется в энергию магнитного поля за счет динамо-механизма, а затем уже генерируется гамма-всплеск. Модель позволяет описать многие наблюдаемые свойства, однако, понятное дело, окончательной ясности в этом вопросе пока нет.

Рассмотрены биологические (отрицательные, разумеется) эффекты космических гамма-всплесков. Показано, что даже с расстояния порядка 100 кпк такие события опасны для жизни на Земле. А вот гигантские всплески источников мягких повторяющихся гамма-всплеском могут нанести ущерб только, если расстояние между Землей и источником составит 100 пк или менее. Так что можно жить спокойно.

В принципе, это лишь очередная статья, посвященная тому, что новейшие данные по коротким гамма-всплескам позволяют связать их со слияниями нейтронных звезд (или нейтронной звезды и черной дыры). Отмечу лишь, что факт появления статьи в Nature четко указывает на то, что количество (и качество) аргументов перевалило за некоторое критическое значение. Так что теперь это стандартная гипотеза о происхождении коротким всплесков.

Одной из моделей гамма-всплеска является переход вещества нейтронной звезды в кварковое состояние. Т.к., согласно гипотезе Бодмера-Виттена именно кварковое вещество является энергетически более выгодным, то при таком переходе будет за короткое время выделена гигантская энергия. Авторы обсуждают основные свойства такой модели и сравнивают ее с наблюдениями.

Рассмотрены материнские галактики четырех коротких гамма-всплесков. Три из них - это старые массивные галактики с очень низким современным темпом звездообразования (все галактики находятся на небольших красных смещениях). Четвертая - это карликовая галактика с заметным звездообразованием.

Авторы заключают, что подобно сверхновым типа Ia короткие гамма-всплески могут появляться в галактиках разных типов.

Во времена работы спутника CGRO с приборами эксперимента BATSE возможная ассоциация гамма-всплесков со сверхновыми обсуждалась не столь активно как сейчас. К тому же плохое угловое разрешение BATSE не давало возможности делать сколь-нибудь хорошие отождествления всплесков. Тем не менее итальянские авторы решили провести корреляцию данных BATSE с каталогами сверхновых.

Укажем на два интересных вывода работы. Первый состоит в том, что гамма-всплески, которые возможно связаны со сверхновыми, имеют (в 80 процентов случаев) простую однопиковую структуру. Второй -- в том, что эти всплески оказываются более мягкими.

Авторы указывают, что доля сверхновых типа Ibc в полученной выборке оказалась в 4 раза выше, чем в исходном наборе сверхновых. Это указывает, по их мнению, на то, что эти сверхновые и впрямь могут быть связаны с гамма-всплесками.

Описывается открытие короткого гамма-всплеска, для которого впервые удалось получить данные и в оптике. Фактически, именно с этой работы начинается новая страница в исследовании коротких гамма-всплесков.

Авторы продолжают свои исследования очень коротких гамма-всплесков. Речь идет о всплесках длительностью менее 0.1 секунды. использованы данные BATSE и KONUS.

Авторы настаивают на том, что это особый (третий) класс всплесков. Кроме длительности он выделяется жесткостью спектра (видят фотоны до нескольких МэВ) и распределением. Последнее неизотропно с явным избытком всплесков в направлении на антицентр Галактики. Какие галактические объекты могут давать такие вспышки - неизвестно. Авторы спекулируют об испарении черных дыр. Неясно, правда, почему дыры сконцентрированы в направлении на антицентр.

25-сантиметровый автоматический телескоп TAROT смог зафиксировать оптическую вспышку от самого далекого из всех открытых на сегодняшний день гамма-всплесков! Транзиент достиг в максимуме 9-й звездной величины.

Напомню, что H.E.S.S. - это наземная система, предназначенная для регистрации гамма-фотонов (точнее, регистрируются не сами фотоны, а вспышки, порождаемые ими в атмосфере Земли). В статье рассматривается источник HESS J1303-631. Он находится в плоскости Галактики, и практически не излучает в других (кроме гамма) диапазонах.

Авторы полагают, что HESS J1303-631 является остатком вспышки гиперновой, которая сопровождалась гамма-всплеском. Основанием в первую очередь является оценка энергии взрыва, породившего наблюдаемый остаток. Кроме того, авторы находят указание на вытянутость источника, что может свидетельствовать о существовании джетов. Правы они или нет должны показать более детальные исследования.

Сразу три статьи посвящены наблюдениям одного события, и не зря! Это самый далекий гамма-всплеск, из обнаруженных на сегодняшний день. Его красное смещение 6.3 !!!! При стандартных космологических параметрах это смещение соответствует 13 миллиардам лет (т.е. Вселенной было 700-750 миллионов лет от роду).

Современные наземные гамма-телескопы (H.E.S.S., MAGIC и др), а также будущие спутники (GLAST) могут зарегистрировать излучение, исходящее от мощных областей звездообразования. В связи с этим авторы дают обзор механизмов возникновения излучения и перечисляют объекты, регистрация гамма-лучей от которых возможна. Среди последних особо стоит выделить близкую галактику с вспышкой звездообразования в центральной области - NGC 253 - и более далекую, но и более мощную вспышку звездообразования - галактику Arp 220.

Авторы строят модель, в которой часть космических лучей (энергии порядка 10¹⁴-10¹⁸ эВ) связана с недавним гамма-всплеском в нашей Галактике. Чтобы объяснить данные наблюдений требуется всплеск, произошедший на расстоянии порядка 1 кпк от Солнца примерно миллион лет назад.

Напомню вначале, что флюэнс - это величина, имеющая размерность энергия/площадь. Т.е. она показывает сколько энергии пришло от всплеска за все время вспышки в расчете на единицу площади детектора. Т.о. слабый, но длинный всплеск может дать такой же флюэнс, как мощный, но короткий. Также напомню, что всплески делятся на длинные (более 10 секунд) и короткие (менее нескольких секунд).

Авторы обнаружили корреляцию между флюэнсом и продолжительностью всплеска. Причем корреляция различна для длинных и коротких всплесков. По мнению авторов это должно еще раз указать на различие механизмов генерации коротких и длинных всплесков.

Приводятся данные по исследованиям 42 галактик, в которых наблюдались гамма-всплески. Для исследования использованы данные, полученные на Космическом телескопе им. Хаббла в оптическом диапазоне. Около трети галактик демонстрируют следы взаимодействия со своими соседями. Еще треть имеет асимметричный вид, что может свидетельствовать о недавних взаимодействиях и поглощениях. Однако не все галактики имели какие-то бурные инциденты в своем недавнем прошлом. Три хорошо изученные галактики являются компактными одиночными объектами. Т.е. налицо разнообразие свойств хозяйских галактик гамма-всплесков, хотя доля взаимодействующих безусловно велика.

Представлен каталог наблюдений послесвечений 33 гамма-всплесков, полученных на спутнике BeppoSAX за все время его работы.

Представлены результаты радионаблюдений 74 сверхновых типа Ibc, которые, как считается, могут связаны с гамма-всплесками. Популярная гипотеза гласит, что длинные (длиннее нескольких секунд) гамма-всплески связаны со сверхновыми. Взрывающиеся звезды уже не имеют водородных оболочек. В результате коллапса образуется черная дыра. Вокруг черной дыры формируется торообразная структура. Быстровращающийся тор приводит к возникновению гамма-всплеска. Всплеск сильно коллимирован (т.е. излучение идет в узком конусе). Если все это так, то даже в случае, когда джет направлен не на нас, можно ожидать регистрации радиоизлучения. Ни в одном из 74 исследованых случае такое излучение не было обнаружено. Это позволяет сделать очень сильные ограничения на модель. В частности, менее 1.4 процента сверхновых данного типа могут быть связаны с гамма-всплесками.

Если же выделить т.н. "гиперновые" (их выделяют по широким оптическим абсорбционным линиям; среди 74 исследованных сверхновых таких 6), то верхний предел на долю гамма-всплесков среди них составит 17 процентов. Значит, если гамма-всплески в самом деле связаны со сверхновыми этого типа (а многие исследователи оспаривают такую точку зрения), то надо как-то объяснять, что выделяет те, что дают гамма-всплеск. Например, это может быть вращение (в модели коллапсара нужен высокий удельный угловой момент, чтобы создать быстровращающийся тор вокруг черной дыры). Тогда нужно исследовать каналы эволюции двойных (см., например, astro-ph/0505406), которые приводят к раскрутке прародителей сверхновых.

Как уже не раз рассказывалось в Обзорах для рождения гамма-всплеска в стандартной модели необходимо, чтобы до образования черной дыры ядро звезды достаточно быстро вращалось. Расчеты эволюции звезд с учетом вращения - трудная задача. В данной статье (13-й в серии) представлены расчеты, показывающие, что одиночные звезды могут иметь достаточно быстровращающиеся ядра (однако, авторы пренебрегают по-крайней мере одним важным, но трудно учитываемым эффектом). Соответственно, авторы пытаются рассчитать темп гамма-всплесков на разных красных смещениях.

Небольшой обзор, суммирующий наши знания о рентгеновском послесвечении (afterglow) гамма-всплесков. Напомню, что именно обнаружение таких послесвечений позволило существенно продвинуться в понимании природы этого явления после почти 30 лет жарких споров.

Авторы детально рассматривают различные (в основном негативные) влияния гамма-всплесков на Землю. Речь идет, конечно, о близких всплесках. Такие события чрезвычайно редки, они случаются раз в сотни миллионов лет. Тем не менее, возможно, что они оставили свой след в земной истории.

Как вы помните, гамма-всплески делятся на короткие (менее одной секунды) и длинные (более 10 секунд) (см. рисунок по ссылке). Первые объясняются как результат слияния двух нейтронных звезд (и мы недавно рассказывали об этом, это был как раз обзор Стефана Россвога). Вторые - аккрецией на черную дыру после вспышки сверх(гипер)новой. Резонно спросить: а что будет, если сливается нейтронная звезда и черная дыра? Очевидно, что нейтронная звезда будет разрушена, и вокруг черной дыры образуется диск. Ситуация качественно похожа на ту, что считается причиной гамма-всплеска.

Стефан детально (насколько это сейчас возможно) исследует слияния нейтронных звезд и черных дыр. Его результаты говорят о том, что свойства образующихся дисков не позволяют говорить о генерации гамма-всплесков.

Другая статья на ту же тему (но уже без детальных численных расчетов) представлена Coleman Miller'ом. Он также подтверждает, что слияния нейтронных звезд и черных дыр не приводят к появлению гамма-всплеска.

Мы уже писали о работах этих авторов. Они входят в команду HETE-2, а этот спутник, кроме обычных гамма-всплесков, наблюдает множество т.н. рентгеновских вспышек (X-Ray Flashes). Эти вспышки могут быть не просто "родственниками" гамма-всплесков, а прямо-таки тем же самым явлением, но наблюдаемым немного с другой точки зрения.

Авторы дают краткий обзор наблюдательных данных по вспышкам, очень коротко обсуждают существующие теории. Основная часть статьи посвящена сравнению двух моделей джетов. Показано, что наблюдения в принципе могут выделить наилучшую модель.

Обнаружено, что некоторые гамма-всплески сопровождаются вспышками, похожими на сверхновые. Эти сверхновые отличаются от большинства других, но при этом сами не составляют какого-то однородного класса.

В статье дается подробный обзор наблюдательного материала по связи космических гамма-всплесков со сверхновыми.

Представлен первый каталог гамма-всплесков, наблюдавшихся прибором SPI (точнее его защитной системой ACS) на спутнике INTEGRAL, за два с лишним года (вплоть до января 2005). В каталог включено 388 всплесков (точнее, кандидатов во всплески, т.к. не для всех из 388 событий есть подтверждения с других аппаратов, а данных SPI-ACS не всегда достаточно для четкого определения природы явления).

Как известно, космические гамма-всплески четко распадаются на т.н. длинные (длительность более 10 секунд) и короткие (менее секунды). Полагают, что короткие могут быть связаны со слияниями нейтронных звезд. Этому и посвящен обзор. Тем, кто про это ничего не читал, настоятельно рекомендую.

В настоящее время наиболее популярная теория т.н. "длинных" гамма-всплесков (напомним, что гамма-всплески четко делятся на длинные - более 10 секунд - и короткие - порядка секунды и меньше) основывается на коллапсе массивной звезды. Звезда, по всей видимости, превращается в черную дыру, вокруг которой формируется тор (aka бублик). Образуются джеты. В итоге, если нам повезло и джет направлен на нас, мы видим гамма-всплеск. Встает вопрос: какие звезды в конце своего жизненного пути порождают все эти интереснейшие последствия?

Для генерации гамма-всплеска необходимо, чтобы перед взрывом ядро звезды достаточно быстро вращалось. Результаты работы показывают, что в без учета влияния магнитного поля необходимый темп вращения может быть достигнут. А вот присутствие поля все портит.

Авторы исследуют эволюцию одиночных звезд и звезд, входящих в двойные системы. Там есть много нерешенных проблем, поэтому авторы не приходят к какому-либо однозначному выводу. Так что "многое сделано, но многое еще предстоит ..."

С помощью наземного телескопа-робота впервые удалось зарегистрировать раннее излучение гамма-всплеска в ИК диапазоне. Всплеск GRB 041219a удалось зарегистрировать на этих длинных волнах всего спустя 7.2 минуты после начала вспышки. Безусловно, эти данные помогут лучше понять механизм гамма-всплесков.

Ниже приводятся также данные об оптической вспышке, сопровождавшей этот всплеск.

Речь идет о регистрации оптического изучения гамма-всплеска 041219a. Всего лишь во второй раз удалось поймать всплеск в оптике прямо в момент основной вспышки в гамма-диапазоне. Удалось это теперь с помощью установки RAPTOR.

Оптическая экспозиция началась всего лишь на 8 секунд позднее гамма импульса (сигнал о начале всплеска поступил со спутника Integral). Т.к. всплеск оказался длинным, то есть кусок, для которого есть и гамма, и оптические данные.

В отличие от первого случая совместной записи оптического и гамма излучения на этот раз потоки оказались достаточно коррелированными. Так что, несмотря на получение новых важных данных, картина становится, возможно, более запутанной.

По современным оценкам гамма-всплески происходят в Галактике раз в десятки тысяч лет. Из-за направленности излучения на Земле галактические всплески были бы видны примерно раз в несколько миллионов лет. Небольшая доля из них могла бы быть досточно близкими, чтобы серьезно воздействовать на земную биосферу. Тем таких событий оценивается примерно раз в миллиард лет.

Авторы рассматривают последствия близкого гамма-всплеска, и приводят аргументы в пользу того, что одна из катастроф в земной истории могла быть связана с подобным событием.

Представлены результаты наблюдений на спутнике Swift. Ничего принципиально нового в сравнении с другими работами здесь не добавлено. Важно, что данные разных экспериментов совпадают.

Вспышка по данным Swift

В пятницу 11 числа в ГАИШ будет небольшой доклад, посвященной вспышке SGR 1806-20. Презентация в формате PowerPoint будет доступна здесь

27 декабря была зарегистрирована самая мощная вспышка от источника повторяющихся гамма-всплесков. За доли секунды выделилось около 10⁴⁶ эргов (Солнце излучает столько за 10 000 лет). Поток энергии на Земле составил около 1 эрга на квадратный сантиметр.

Напомним, что источники мягких повторяющихся гамма-всплесков (МПГ) были открыты в 1979 году, в первую очередь благодаря отечественных спутникам Венера и Прогноз на приборах разработанной группой Мазеца.

Современные теории рисуют МПГ как сильно замагниченные нейтронные звезды - магнитары. Перестройки магнитного поля и приводят к вспышкам. Четкой однозначной модели всплесков пока нет. О новых теориях см. свежую заметку astro-ph/0502349.

Вспышки бывают трех основных видов: слабые, промежуточные, гигантские. Последнюю вспышку уже выделили в отдельных класс гипервспышек.

В статье представлены основные результаты наблюдений. Также приведены интересные рассуждения, касающиеся возможной связи таких вспышек с подклассом жестких коротких гамма-всплесков. Дело в том, чо спутник типа CGRO (прибор BATSE) мог бы видеть такой всплеск с расстояния до 50 Мпк. Значит, если уж в нашей Галактике за 30 лет наблюдений мы увидели одну такую вспышку (кстати, расстояние до МПГ - 15 кпк), то из объемы, ограниченного 50 Мпк BATSE мог бы зарегистрировать 1-2 сотни таких явлений.

Заметим, что разумно предположить следующее, т.к. магнитары это очень молодые и короткоживущие объекты, то основной вклад в производство таких гипервспышек будут вносить галактики с высоким темпом звездообразования и высоким темпом вспышек сверхновых. Этому посвящена короткая заметка одного из авторов обзоров.

Приведем также ссылки на ряд других свежих работ, появившихся в Архиве в связи с гигантской вспышкой магнитара.

Всплеск был зарегистрирован несколькими космическими аппаратами, в том числе и российским Коронас-Ф (детектор Геликон), а также российским прибором Конус на американском спутнике Wind. Аппаратура Коронас-Ф смогла даже зафиксировать излучение вспышки, отраженное от Луны. Это первый подобный случай. Об этом - в статье Мазеца и др.

Результаты мощной вспышки были обнаружены и в радиодиапазоне. Об этом можно прочесть в статьях astro-ph/0502393 и astro-ph/0502428.

Статья astro-ph/0502428 интересна еще и тем, что авторы оспаривают традиционную оценку расстояния до источника всплеска. Вместо обычных 15 кпк они предлагают величину 6-10 кпк. Это, разумеется, приводит к изменению оценки энергетики всплеска, однако, даже ее коррекция в 3-5 раз в сторону уменьшения оставляет вспышку самой мощной из наблюдавшихся от МПГ.

Результаты рентгеновских наблюдений в период, предшествовавший вспышке, суммированы в статье A XMM-Newton View of the Soft Gamma-ray Repeater SGR 1806--20: Long Term Variability in the pre-Super Giant Flare Epoch.

Последняя из появившихся в феврале статей на тему вспышки SGR 1806-20 посвящена наблюдениям на приборе SPI на борту спутника Integral. Авторы в основном рассказывают о наблюдениях хвоста всплеска (напомним, что жесткие гигантские вспышки сопровождаются "хвостом" более мягкого пульсирующего излучения, период пульсаций равен периоду вращения нейтронной звезды). Связано это с большой мощностью всплеска: т.к. Интеграл обладает приборами с очень большой собирающей площадью, то поток фотонов был настолько велик, что на время основного пика спутник просто "ослеп".

Т.о. мы привели ссылки на все основные работы по SGR 1806-20, опубликованные в Архиве за последние две недели.

Гамма-всплеск, наблюдавшийся 29 марта 2003 года (GRB030329), был очень ярким. Поэтому в принципе можно было надеяться на регистрацию гравитационно-волнового сигнала. Команда LIGO провела анализ отклика детектора в момент прихода гамма-всплеска. Разумеется, результат нулевой (иначе об этом писали бы все новостные ленты мира). Однако важно, что качество таких верхних пределов растет. Значит, может быть доживем и до реальной регистрации сигнала.

Речь идет о наземных наблюдениях на обсерватории Whipple на 10-метровом гамма-телескопе. Новая аппаратура позволит детектировать жесткие гамма-кванты (>100 MeV) во вспышках с длительностью до 35 микросекунд!

Автор является сторонником точки зрения о том, что космические гамма-всплески порождают космические лучи сверхвысоких энергий. Соответственно, в статье приведены аргументы в пользу такой точки зрения.

Еще одна интересная работа, связанная с тесными двойными системами. На этот раз она не касается популяционного синтеза, но нет никакого сомнения в том, что исходя из гипотезы, разработанной в данной статье, в будущем будут проведены и популяционные расчеты.

Кратко: авторы рассматривают идею о том, что гамма-всплески и гиперновые являются результатом слияния двух гелиевых звезд.

Напомним, что команда ученых, в которую входят и авторы статьи, уже высказывалась о том, что создание гиперновой и гамма-всплеска требует, чтобы у взрывающейся звезды был существенный угловой момент, который в обычных условия трудно достижим, а значит, следует обратиться к опеределенным типам двойных систем. В данной статье Фрайер и Хегер конкретизируют, системы какого типа наиболее перспективны, и рассматривают механизм взрыва в некоторых деталях.

Подчеркнем, что необходимы популяционные исследования, чтобы оценить частоту таких слиянийи ее зависимость от параметров эволюционного сценария (например, от эффективности общей оболочки).

Авторы увязывают вместе результаты лабораторных экспериментов, гамма-всплески и проблемы происхождения планет и малых тел в планетных системах.

Эксперименты с пучками жесткого излучения (установка ESRF - European Synchrotron Radiation Facility) показали интересные результаты. При быстром нагреве и последующем охлаждении образца возникали структуры типа хондр (chondrules). Авторы полагают, что подобный поток жесткого излучения может создаваться гамма-всплеском на расстоянии до 300 световых лет. Они полагают, что гамма-всплески могут быть существенным фактором в формировании планетных систем.

Три гамма-всплеска, указанные в названии статьи, - это близкие (z<0.17) всплески, отождествленные со сверхновыми (точнее, поведение оптических кривых их блеска похоже на поведение некоторого типа сверхновых, плюс есть некоторое сходство в спектрах). Возникает вопрос, который уже рассматривался, "похожи ли эти всплески на основную популяцию гамма-всплесков?" Дело в том, что если взять полную популяцию всплесков и, используя их функцию светимости, посмотреть какова вероятность за имевшее место время наблюдений увидеть три всплеска на z<0.17, то вероятность этого будет крайне мала. На основании этого делался вывод о том, что основная популяция всплесков может быть не связана со сверхновыми, а тройка наших героев представляет собой лишь подкласс гамма-всплесков. Однако картина оказывается сложнее. Дело в том, что коли в современной картине гамма-всплески связаны с джетами, т.е. с направленным излучением, то наблюдаемый поток будет разным при наблюдении вдоль джета (когда мы смотрим прямо в жерло) и поперек (когда основной поток идет мимо нас).

Если учесть в анализе возможный вклад гамма-всплесков с низкой наблюдаемой светимостью, то вероятность увидеть три всплеска за несколько лет на низких красных смещениях резко возрастает. Т.о. авторы полагают, что пока нет необходимости отказываться от стандартного сценария, в котором все гамма-всплески (речь идет о т.н. длинных всплесках с продолжительностью вспышки более 2 секунд) составляют один класс источников, необходимо лишь правильно учесть поведение функции светимости для слабых объектов.

Разумеется, авторы обсуждают, как можно подтвердить или опровергнуть эту гипотезу. Выделим два момента: набор статистики новыми экспериментами типа HETE, Swift и радионаблюдения. Так инструменты типа HETE не должны (если рассуждения авторов верны) увидеть ни одного близкого яркого (т.е. наблюдаемого вдоль оси джета) всплеска в течение 20 лет.

В последнее время появляется все больше аргументов в пользу того, что по крайней мере часть гамма-всплесков может быть связана со вспышками сверхновых особого типа - так называемых гиперновых. Возможно именно этим объясняется то, что во всех гамма-всплесках выделяется примерно равное количество энергии ~10⁵¹ эрг. (Впрочем, последнее утверждение тоже гипотеза, нуждающаяся в подтверждении.)

Открыт нормальный гамма-всплеск (т.е. его спектральные и временные характеристики более-менее обычны) с низким потоком. Длительность всплеска GRB 031203 составила 40 секунд (т.о. это т.н. длинный всплеск). Максимум энергии пришелся на >190 кэВ. А вот светимость (в пересчете на случай изотропного излучения) составила всего 10⁵⁰ эрг/с.

См. также работу Soderber et al., где обсуждается тот же всплеск.

Мы решили упомянуть статью из прошлого месяца, о которой не писали раньше. Согласно одному из вариантов теории гамма-всплески происходят при взрывах сверхновых типа Ib/c, но далеко не всегда, а лишь один раз на несколько сотен сверхновых. Как можно объяснить столь малую долю?

Автор статьи предлагает следующий вариант. Для возникновения гамма-всплеска по всей видимости необходимо образование аккреционного тора вокруг новообразовавшейся черной дыры. Оказывается, что можно придумать почему практически во всех случаях тор не образуется. Если коллапс происходит несимметрично (речь идет о нарушении сферической симметрии), например из-за несферичности самой звезды до коллапса, то образовавшаяся черная дыра получит достаточный толчок (кик), чтобы выйти из области высокой плотности, а значит тор не из чего будет образовать. Малая доля черных дыр, оставшихся в области высокой плотности (центральная часть коллапсирующей звезды), объясняется малой вероятностью низких скоростей после кика. Несферичность звезды перед коллапсом объясняется приливным воздействие компаньона (сверхновые типа Ib/c должны происходить в тесных двойных системах).

Спутник Swift будет запущен во второй половине этого года. Основной его задачей будет изучение космических гамма-всплесков. На борту будет три инструмента: гамма-детектор с большим полем зрения, и рентгеновский и оптический телескопы с узким полем зрения для изучения послесвечений.

Ожидается, что спутник будет регистрировать примерно 2 всплеска в неделю, для которых будет получена очень подробная информация. Разумеется, ожидается, что это позволит существенно продвинуться в понимании механизма всплесков. Хочется надеяться, что это будет прорыв, сравнимый с тем, что произошел после открытий на спутнике BeppoSAX. Об этом аппарате и его успехах в изучении гамма-всплесков можно прочесть в статье The BeppoSAX revolution in Gamma-Ray Burst science. Теории гамма-всплесков посвящен обзор Пирана The Physics of Gamma-Ray Bursts.

Кроме своей основной задачи спутник также позволит получить обзор неба в жестком диапазоне. Это довольно важно, особенно в преддверии запуска спутника GLAST.

"BATSE умер, но архивы его живут". Примерно так хочется сказать....
В принципе, как хорошо известно, прибор BATSE в первую очередь предназначался для исследования гамма-всплесков, а потому работал в низкоэнергетичной части гамма-спектра (другие приборы Обсерватории им. Комптона работали в более жестких диапазонах). Угловое разрешение BATSE было небольшим, поэтому казалось бы непосредственно изучать отдельные источники (не гамма-всплески) затруднительно. Однако, т.к. BATSE дал практически 10-летний однородный обзор неба, хочется хоть как-то получить информацию об отдельных источниках. Сделать это можно двумя способами.
1. Если источник периодический (рентгеновский пульсар), то можно выделить именно этот сигнал.
2. Если источник затмевается Землей, то можно также выделить отдельный сигнал.

Именно второй способ и используется в данной работе. Авторы предпринимали такую попытку и раньше, но теперь они использовали более продвинутое программное обеспечение (частично разработанное для обработки данных ИНТЕГРАЛа) и более мощные компьютеры.

В начале авторы составили каталог 58 источников. Затем они добавили еще 121 известный источник и попытались вытянуть по ним из данных BATSE как можно больше информации. Вытянуть удалось для 86 источников (плюс еще для 36 с меньшей уверенностью). Каталог всех этих источников и представлен в статье.

Некоторые современные теории элементарных частиц утверждают, что кроме нашего мира, в котором все тела состоят из известных нам фотонов, протонов, электронов и т.д. в этой же самой Вселенной может существовать еще один, такой же по разнообразию свойств мир, построенный из других частиц, которые называют "зеркальными" (отсюда "зеркальное вещества" и "зеркальная вселенная"). Набор зеркальных частиц и их взаимодействия между собой могут быть такими же (строго или приближенно) как в нашем мире или же могут совершенно от них отличаться. Основной особенностью зеркальных частиц является то, что с нормальным веществом они взаимодействуют либо только гравитационно, но это очень жесткое ограничение, после введения которого остается совсем мало интересной физики. Поэтому в последнее время при рассмотрении зеркальных теорий дополнительно предполагают наличие (слабого) смешивания обычных и зеркальных частиц. Это означает, что при некоторых условиях зеркальные нейтрино или (как в этой статье) фотоны могут превращаться в соответствующие обычные частицы и наоборот. Никакое другое взаимодействие между обычным и зеркальным веществом невозможно (т.е. мы его не можем даже напрямую увидеть).

Если зеркальное вещество во своим (внутренним) свойствам похоже на наше, то из него будут образовываться галактики (зеркальные), в них звезды, а массивные зеркальные звезды будут заканчивать свою эволюцию взрывами сверхновых (в зеркальном мире). Причем обычные и зеркальные галактики будут скорее всего совпадать (оба сорта вещества будут расположены в общей гравитационной потенциальной яме), а отдельные звезды - располагаются независимым образом.

При взрыве зеркальной сверхновой выделяется поток энергии, в основном в нейтрино и фотонах. Часть этих зеркальных фотонов может превратиться в обычные. А возникающая "на пустом месте" сверхмощная вспышка излучения может объяснить некоторые наблюдаемые в космосе интересные феномены.

Авторы статьи приводят три таких явления:

• "Великий Аннигиллятор" - источник позитронов в центре Галактики, наблюдаемый по аннигиляционной линии 511 кэВ;
• гамма-всплески и
• сверхновые.

А вообще статья очень простая и прозрачная.

Авторы полагают, что нашли пример ассоциации рентгеновской вспышки (X-ray flash) и сверхновой.

Рентгеновские вспышки по всей видимости являются "младшими братьями" гамма-всплесков. В этой работе речь идет о вспышке GRB 031203, произошедшей в галактике с красным смещением z=0.1055 (это довольно близко по меркам гамма-всплесков). Авторы обнаружили пик излучения через 10-33 дня после вспышки. Они интерпретирую это как сверхновую (возможно, гиперновую), отмечая сходство со сверхновой SN1998bw (которую, в свою очередь, связывают с гамма-всплеском).

В спектре космических лучей наблюдается небольшой избыток на энергиях порядка 10¹⁸ эВ в направлении центра Галактики. Авторы разрабатывают интересную идею, что этот избыток связан с последним (т.е. самым недавним) гамма-всплеском, произошедшим в Млечном Пути.

Хороший богато проиллюстрированный обзор по механизмам гамма-всплесков. Особое внимание уделено возможности объяснения коротких гамма-всплесков как слияния нейтронных звезд.

Идея работы очень понятна: короткие гамма всплески очень похожи на первые несколько секунд длинных гамма-всплесков, которые по какой-то причине внезапно закончились. Авторы предполагают, что это именно так. Гамма-всплески порождаются в ходе сверхмощной аккреции вещества из аккреционного диска (образовавшегося из оболочек коллапсирующей звезды) на нейтронную звезду или черную дыру. Пока идет аккреция мы наблюдаем гамма-излучение. Но если за несколько секунд нейтронная звезда приобретает высокую скорость, то она может вылететь из диска и всплеск прекратится.

Вот как выглядел в радио-, оптике (фильтр R) и рентгене самый яркий гамма-всплеск 2003 года GRB 030329.

XMM-Newton - это одна из двух современных больших рентгеновских обсерваторий. Основное достоинство спутника - огромная собирающая площадь, позволяющая получать хорошие спектры в рентгеновском диапазоне.

Гамма-всплески - не основная тематика для XMM-Newton. Тем не менее УЖЕ получены важные результаты. Дело в том, что спутник успевают достаточно быстро навести на вспыхнувший всплеск с тем, что бы детально исследовать т.н. рентгеновское послесвечение (afterglow).

В статье кратко описываются основные полученные результаты, а также планы, связанные с запуском спутника Swift.

У оптического ореола самого яркого гамма-всплеска 2003 года были проведены измерения поляризации излучения. Вот как это было: верхняя кривая - уровень плоской поляризации, средняя - ориентация плоскости поляризации, нижняя - звездная величина послесвечения в фильтре R.

Все больше аргументов обнаруживается в пользу связи гамма-всплесков со сверхновыми (например, SN1998bw/GRB980425 или SN2003dh/GRB030329). Однако это процессы яркость которых различается в 50000 раз и определить происходят ли они одновременно или одно опережает другое на 1-2 дня очень непросто. Подробнее - в статье.

Очень красивая идея!

Сверхновые типа I и II различают по наличию (в типе II) и отсутствию (в типе I) в их спектрах линий водорода. Теория эволюции звезд говорит нам, что сверхновые типа II это массивные звезды с богатой водородом оболочкой, их взрывы связаны с коллапсом ядра звезды. Со сверхновыми типа I ситуация более сложна - их подразделяют на три подкласса: сверхновые типа Ib и Ic - тоже массивные звезды, но лишившиеся водородной оболочки. А вот у сверхновых Ia физика совсем другая - это два сливающихся белых карлика (самая популярная модель). Поэтому отсутствие линий водорода в спектрах сверхновых типа Ia получает естественное объяснение.

Сверхновая 1987a, вспыхнувшая в Магеллановых Облаках, относится к типу II, а загадочные гамма-всплески в последнее время связывают со взрывами сверхновых типа Ic.

Всегда ли верна указанная картина? Джон Миддледич утверждает, что нет.

Слияние двух белых карликов может выглядеть, как взрыв сверхновой II типа, если белые карлики - двойное ядро звезды, окруженное оболочкой, которая и порождает линии водорода. (Подобную модель сверхновой с двойным ядром разрабатывала группа В.С.Имшенника из ИТЭФ, но в той модели двойное ядро было нейтронным.) Подобной "замаскированной" сверхновой могла быть SN 1987a. Тогда может быть и гамма-всплески - порождение сливающихся белых карликов?

Мы уже рассказывали о рентгеновских всплесках (X-Ray Flash). Возможно, они являются как минимум родственниками гамма-всплесков. Впервые удалось пронаблюдать оптическое послесвечение (ореол) рентгеновского всплеска и определить красное смещение. Оно оказалось равным 0.251. Если сравнивать с гамма-всплесками, то это получается достаточно близкий объект.

Всплеск был обнаружен на спутнике HETE-2. Затем он наблюдался на 5-метровом Паломарском телескопе и других оптических инструментах. Материнская галактика наблюдалась с помощью Космического телескопа. Послесвечение было также обнаружено в радиодиапазоне.

Оценка энергетики всплеска говорит о том, что рентгеновские и гамма всплески могут порождаться единым механизмом. Данные по материнской галактике всплеска говорят о сильном звездообразовании в ней, что также роднит два феномена.

В общем все сказано выше: обзор по гамма-всплескам, авторы - ведущие специалисты в этой области, 86 страниц, 566 ссылок (!). Пожалуй, ничего полнее на данный момент нет.

В дополнение можно посоветовать свежую работу "The Diversity of Gamma-Ray Bursts and the Surroundings of Massive Stars", где идет речь о возможной связи длинных гамма-всплесков с коллапсом массивных звезд. А также обзор, посвященный джетам: "Gamma-Ray Bursts: Jets and Energetics".

Пока удалось зарегистрировать лишь несколько ранних оптических ореолов (послесвечений) космических гамма-всплесков. Однако даже эта маленькая выборка уже показывает разнообразие свойств. Авторы работы описывают наблюдения таких явлений, а также обсуждают возможную интерпретацию различий. В предлагаемой ими модели, где гамма-всплеск связан с коллапсом массивной звезды, ключевую роль играет звездный ветер. Оптическое послесвечение определяется структурой, образованной звездным ветром в течение жизни звезды.

Короткие и ясные статьи Максима Лютикова всегда очень интересно читать. В этот раз идеей статьи является утверждение, связанное с недавно открытым высоким (несколько десятков процентов) уровнем поляризации излучения одного из гамма-всплесков (самого всплеска, а не его ореола - послесвечения). Автор показывает, что при уровне поляризации >10% модель фаербола с внутренней ударной волной можно исключить, а электромагнитная модель гамма-всплеска позволяет объяснить наблюдаемую поляризацию излучения.

Схема электромагнитной модели гамма-всплеска

Отметим, однако, что в своей недавней статье Ратледж и Фокс оспаривают высокую поляризацию для всплеска GRB 021206.

По сути сейчас нет совсем уж стандартной модели гамма-всплеска. Есть несколько более-менее общепринятых моментов, которые пытаются проверить и по возможности увязать друг с другом. Например, довольно активно обсуждается возможная связь гамма-всплесков со сверхновыми типа Ib/c.

В данной группе моделей гамма-всплеск связан с джетом, возникающем при коллапсе массивной звезды в черную дыру. Важным параметром, который в принципе можно определять из наблюдений, является угол, под которым мы видим джет. Модели дают разнообразные предсказания, например, касательно регистрации радиоизлучения.

Для GRB980425 предсказывались параметры радиоизлучения, которые затем не были обнаружены. Это является для многих аргументом против данной группы моделей. Автор показывает, как можно модифицировать модель (точнее, следать ее более общей), чтобы удовлетворить имеющимся наблюдениям. Ключевым оказываются параметры звздного ветра взорвавшейся звезды. Соответственно делаются новые предсказания относительно долговременного (годы) поведения радиоизлучения.

Какие механизмы могут порождать гамма-всплески? Чем вызваны их послесвечения? Все ли гамма-всплески имеют космологическую природу или часть из них происходит в нашей Галактике? Перед вами короткий, но очень критический обзор современных проблем теории гамма-всплесков.

Как известно, после неудачного запуска миссии HETE была сделана ее улучшенная копия - HETE-2, которая успешно работает на орбите. В стате излагаются основные достижения этого аппарата, предназначенного для изучения космических гамма-всплесков. Зарегистрировано уже более 250 событий, причем для некоторых удается получить быструю и точную локализацию (координаты), что важно для наблюдений в оптике. Кроме космических гамма-всплесков спутник видел всплески источников повторяющихся гамма-всплесков и другие явления, в первую очередь т.н. ренгеновские вспышки, о которых бы неоднократно писали. Авторы полагают, что рентгеновские вспышки - это внеосевые гамма-всплески (см. выше коментарий к статье Ваксмана). Однако, здесь еще предстоит много проверок - далеко не все коллеги разделяют оптимизм авторов статьи в этом вопросе.

Серия статей по радиопульсарам

Приборы, установленные на обсерватории INTEGRAL, зарегистрировали сильное и протяженное излучение вызванное аннигиляцией позитронов и электронов в области балджа Млечного Пути. Наличие столь существенного избытка позитронов требует своего объяснения. Одно из возможных: некоторое время назад в центральной области нашей Галактики (не обязательно в самом центре) произошла вспышка гиперновой, сопровождавшаяся гамма-всплеском.

По крайней мере пять раз в истории Земли происходило массовое вымирание видов - исчезал существенный процент существовавших к тому моменту видов, снижалась общая численность живых существ. Было предложено много объяснений этих феноменов, одно из них - гамма-всплески. Излучение гамма-всплеска видно из любого уголка Вселенной. Подобная вспышка в нашей Галактике может оказать существенное воздействие на биосферу Земли.

Как гамма-всплеск воздействует на биосферу Земли? Прямое воздействие излучения гамма-всплеска на живые существа, по-видимому, невелико. Существенно более важным оказывается диссоциация молекул азота N₂ и кислорода O₂. Химические радикалы азота, возникающие в этом процессе, выносятся в верхние слои атмосферы и разрушают озоновый слой. На его восстановление уходит от нескольких месяцев до нескольких лет, все это время поверхность Земли подвергается мощному облучению солнечным ультрафиолетом. Кроме того в атмосфере образуется окись азота NO₂, которая поглощает видимый свет и может вызвать глобальное снижение температуры на поверхности Земли.

Последнее вымирание видов, случившееся в Ордовике, характерно тем, что вымирание морских существ зависело от глубины их обитания (сильнее всего пострадали виды живущие у поверхности). Это явное указание на то, что причиной этого вымирания было резкое усиление ультрафиолетового излучения, возможно вызванное близким гамма-всплеском. Одновременно всплеск вызывает кратковременное глобальное похолодание также усилившее процессы вымирания.

На самом деле стоит прочесть целых четыре новые работы: эту, astro-ph/0309455, astro-ph/0309463 и astro-ph/0309504. Мы писали о джетах, взрывах сверхновых и их связи с гамма-всплесками. Писали мы и о рентгеновских вспышках... Дон Лэмб и его соавторы обсуждают можно ли в рамках одной модели объяснить и гамма-всплески и рентгеновские вспышки. Дело в том, что по данным HETE-2 эти явления очень похожи. Разбирая две конкурирующие модели. В одной структура всех джетов одинакова, а разные наблюдательные проявления связаны с тем, что мы смотрим на всплески под разными углами к оси джета. В другой джеты бесструктурны, зато разные всплески имеют разный угол раствора джета. Авторы показывают, что вторую модель можно согласовать со всем комплексом наблюдений, в то время как первая наталкивается на непреодолимые трудности. Отметим, однако, что окончательные выводы делать рано.

После запуска в октябре 2000 г. рентгеновский спутник HETE-2 очень продуктивно поработал. Несмотря на остальную научную программу, основными его успехами оказались гамма-всплески, которых он уже зарегистрировал 250 (из них 43 - с локализацией на небе). Спутник подтвердил связь между гамма-всплесками и сверхновыми типа Ic. [Прим.: Эта связь на сегодняшний день еще не доказана.] и этот результат авторы обзора считают лучшим в данном эксперименте. Также установлено, что изотропное энерговыделение гамма-всплесков (оценка энергии всплеска, сделанная в предположении изотропии его излучения) строго кореллирует с их красными смещениями, т.е. объекты порождающие гамма-всплески испытывают космологическую эволюцию. Кроме того HETE-2 провел ряд наблюдений рентгеновских ореолов гамма-всплесков и решил проблему "оптически темных" всплесков.

Спутник HETE-2.

Авторы данного обзора придерживаются "альтернативной" теории механизмов гамма-всплесков (по-видимому, они единственные ее сторонники). Однако в обзоре часть, посвященная этой теории, занимает немного места, зато удачно собран многочисленный фактический материал. Поэтому я рекомендую его тем, кого интересует этот необычный феномен.

Согласно двум наиболее правдоподобным моделям гамма-всплесков их происхождение связано с массивными звездами (одиночными или двойными), а такие системы эволюционируют очень быстро и прекрасно отслеживают темп рождения звезд. Для того, чтобы оценить параметры всплеска и окружающей его среды, необходимо построить кривую блеска его ореола (послесвечения) на самом раннем этапе его существования: спустя часы после всплеска. Часто это сделать не успевают. Если же всплеск произойдет на большом красном смещении (~10-20), то из-за космологического замедления времени кривая блеска будет в несколько раз растянута и интересующие нас события произойдут позже, через 1-2 суток. Из-за красного смещения ореол будет светить не в оптике, а в ближнем инфракрасном диапазоне, это не составляет проблем для наземных телескопов. Труднее будет зарегистрировать такое событие (как сам всплеск, так и его ореол) из-за большой удаленности и поглощения на луче зрения.

Оценки, сделанные авторами данной работы показывают, что работающая сегодня рентгеновская обсерватория Chandra и планируемый к запуску Swift смогут регистрировать гамма-всплески до красных смещений z~13 и 30, соответственно. А наиболее крупные наземные телескопы будут способны зафиксировать свечение ореола через сутки после всплеска в инфракрасных полосах K и M вплоть до z~33! Таким образом предложенная идея выглядит вполне реальной.

В работе приведен огромный массив наблюдений ореола гамма-всплеска 29 марта 2003 г. в оптическом и инфракрасном диапазонах (как фотометрия, так и спектры). Наблюдения велись с 30 марта по 29 мая на различных телескопах в разных частях света. Авторы являются сторонниками гипотезы о связи данного всплеска со сверхновой и утверждают, что на 7 день после вспышки в спектре ореола начинает наблюдаться характерный спектр сверхновой, а примерно с 11-го для это излучение доминирует. По своим свойствам данная сверхновая похожа на пекулярную сверхновую SN1998bw типа Ic, ассоциируемую с гамма-всплеском GRB 980425.

Спектр ореола GRB 030329 на 26 день и вписанный в него спектр, состоящий на 61% из излучения сверхновой 1998bw и на 39% из непрерывного излучения типичного ореола гамма-всплеска.

Более подробный обзор результатов по данному гамма-всплеску приведен в статье С.И.Блинникова.

Более-менее все уверены, что гамма-всплески - это мощные взрывы на космологических расстояниях. Также все готовы согласиться, что известные гамма-всплески могут не представлять однородной выборки. По-крайней мере четко выделяются два класса всплесков: кототкие и мягкие (по спектру) и длинныеи жесткие. Довольно часто разные авторы пытаются выделить другие классы и/или подклассы.

В этой статье автор выделяет класс источников, которые характеризуются небольшим количеством широких импульсов (напомним, что всплеск может состоять из одного пика, из нескольких пиков или же быть очень сильно изрезанным).

Кривые блеска самых разных всплесков можно посмотреть здесь:
http://www.batse.msfc.nasa.gov/batse/grb/lightcurve/

Изучение кривой Log[N]-Log[Fp] для этих источников показывает, что они должны быть достаточно близкой популяцией. Автор предлагает их связь со сверхновыми типа Ib/c. Безусловно, это пока лишь гипотеза.

В статье делается попытка объяснить последнее недавнее открытие в области гамма-всплесков - обнаружение высокого уровня поляризации (до 70%) собственного излучения гамма-всплеска в событии GRB 021206.

Авторы рассмотрели два сценария, в которых излучение гамма-всплеска порождается синхротронным образом в джете, но в первом случае магнитное поле джета предполагается однородным, во втором - случайным. Оба сценария предсказываю высокую поляризацию излучения (до 40-45% в первом случае и до 30-35% - во втором). Для объяснения наблюдаемого уровня поляризации величина поля на поверхности компактного объекта должна быть порядка 10¹² Гс. Получены некоторые ограничения на угол раствора джета.

Наверняка возможны и другие объяснения наблюдавшегося явления.

Автор рассматривает изучение гамма-всплесков (точнее их ореолов, которое интенсивно идет последние несколько лет) в рамках двух моделей: общепризнанной модели "огненного шара" (fireball) и практически не признаваемой модели "пушечного ядра" (cannonball). Сам автор является членом немногочисленной научной группы, которая поддерживает последнюю модель. [Эта часть достаточно популярна и интересна сама по себе.]

Автор обращает внимание на то, что непризнанная модель "пушечного ядра" не противоречит никаким наблюдательным данным и обрадает не меньшими предсказательными возможностями, чем модель "огненного шара". Единственной ее проблемой является "не природа ... а люди". Подобный подход к изучению различных проблем типичен в "пост-академической" науке и встречаются в физике высоких энергий, астрофизике и даже при изучении древних языков.

[Трудно сказать является ли эта статья "злобным выпадом" автора беспричинно отвергнутой гипотезы или спокойным философским рассуждением о непростых путях развития науки.] В любом случае статья очень живая и интересная.

Первой сверхновой, вспышку которой связали с гамма-всплеском, была близкая сверхновая SN 1998bw (а гамма-всплеск - GRB980425). Красное смещение у 1998bw было равно z=0.0085, что соответствует расстоянию ~37 Мпк. После этого события проявления сверхновых стали "обнаруживать" у многих других гамма-всплесков. (Слово обнаруживать взято в кавычки потому, что во всех случаях обнаруживались не более чем "указания на присутствие сверхновых", смотри, например, АНКу от 21 июня 2003 г.) Со сверхновой 1998bw были и другие проблемы: 1) небольшое, но значимое, несовпадение положения рентгеновского ореола гамма-всплеска со сверхновой; 2) если данная ассоциация верна, то полная энергия всплеска (при изотропии его излучения) составляла бы всего ~8_.10⁴⁷ эрг, что на несколько порядков меньше, чем у самого слабого всплеска с измеренным расстоянием.

Всплеск GRB030329 оказался вторым (а может быть первым) по близости к нам. Его красное смещение, измеренное авторами данной статьи на эшеле-спектрографе телескопа VLT (диаметром 8 м), оказалось равным z=0.1685, что соответствует расстоянию ~810 Мпк при W_L=0.7 и H₀=70 км/с/Мпк. Энергия этого всплеска была вполне типичной ~9_.10⁵¹ эрг (в диапазоне энергий 30-400 кэВ при изотропном излучении).

С помощью телескопа VLT была прослежена спектральная эволюция оптического ореола GRB030429 в интервале 5-30 дней после всплеска. Первые спектры (3 и 8 апреля) имеют почти степенной вид, но по мере затухания ореола спектр становился все более похож на спектр сверхновой 1998bw (на поздней стадии). Этот факт не доказывает связи GRB030429 со вспышкой сверхновой, но является сильным аргументом в пользу данной идеи. Еще один аргумент - совпадение предполагаемого момента вспышки сверхновой с гамма-всплеском.

Спектры оптического ореола гамма-всплеска GRB 030429

Статья будет опубликована в журнале Nature 423, 847-850 (2003).

Один из самых ярких гамма-всплесков вспыхнул 29 марта 2003 г. Его оптическое послесвечение наблюдалось на 1.5 метровом Российско-Турецком телескопе RTT150 (обсерватория Тубитак, Турция). Наблюдения начались спустя 6 часов после всплеска. В течение первых 5 часов наблюдений блеск послесвечения падал по строгому степенному закону с показателем -1.19+-0.01 во всех фильтрах (B, V, R и I). Затем он изменился на более крутой (с показателем примерно -1.9), точка излома находится на момент примерно 0.57 дня после всплеска.

Стрелками на изображении показаны послесвечение (слева) и звезда сравнения (справа вверху)	Кривая блеска оптического послесвечения гамма-всплеска GRB 030329

Русскую версию статьи можно прочесть здесь.

Самое известное открытие, которое сделал рентгеновский спутник BeppoSAX, это, конечно, локализация обычных гамма-всплесков (по рентгеновским и оптическим послесвечениям). Но он исследовал и много других источников, например, мягкие повторные гамма-всплески (SGR, Soft Gamma Repeaters), которым посвящен данный микро-обзор. BeppoSAX 15 раз наблюдал три из четырех известных SGR, затратив на это примерно 10 суток. Что он открыл? Что увидел?

• Первое и самое важное - гигантская вспышка 27 августа 1998 г. от источника SGR 1900+14, подобная вспышке 5 марта 1979 г., в которой был открыт первый SGR (тот же 1900+14), но еще более мощная.
• Открытие теплового компонента излучения от SGR 1900+14.
• Отождествление гамма-источника SGR 1627-41 (последнего из открытых SGR) в рентгеновском диапазоне. Этот процесс усложнялся тем, что рядом с источником расположен остаток сверхновой.
• + уточнение периодов + детальное исследование вспышек + ...

В этом небольшом обзоре авторы пытаются дать свои предсказания по поводу того, что увидят от гамма-всплесков новые эксперименты в гамма-астрономии, нейтринной астрономии, гравитационно-волновой астрономии.

Современные сценарии возникновения гамма-всплеска включают в себя как минимум мощный взрыв (гиперновая или слияние компактных объектов) и джет (т.е. излучение коллимированно). Все это естественным образом приводит к генерации жесткого излучения, ускоренных частиц, высокоэнергетичный нейтрино и гравитационных волн. Поэтому потенциально гамма-всплески являются источниками всего этого, значит можно надеяться все это увидеть.

Новых экспериментов много: LIGO и VIRGO - для поиска гравволн, ICECUBE - для регистрации нейтрино, Auger - для регистрации космических лучей (в том числе и очень высоких энергий). Соответственно для них и делаются предсказания.

Конечно, в сценарии возникновения гамма-всплеска еще много неясного. Поэтому есть много неопределенностей, которые не дают дать точный прогноз (например, сколько нейтрино и каких энергий мы можем ожидать от ....). Разумеется, хочется верить в хорошее - в то, что хорошие предсказания сбудуться, и новые эксперименты получать новые позитивные результаты (а не верхние пределы) по гамма-всплескам.

Авторы детально рассматривают рентгеновские послесвечения космических гамма-всплесков на больших красных смещениях. Важным выводом является предсказание сильных рентгеновских спектральных линий, возникающих через несколько минут после начала всплеска. Такие линии (это линии железа) могут помочь в непосредственном определении красного смещения источника.

Т.о. образом может возникнуть интересная ситуация. Долгое время природа гамма-всплесков была неясна, т.к. не могли точно определить расстояние до них. Теперь же, если такие рентгеновские линии будут обнаружены, гамма-всплески станут одним из основных реперов на больших (больше 3-6 до 30) красных смещениях!

Гамма-всплеск 980425 вспыхнул 25 апреля 1998 года, что ясно из его обозначения.А через несколько дней рядом с ним (самое большее в нескольких угловых минутах) была обнаружена сверхновая 1998bw. Гипотеза о том, что гамма всплески могут быть связаны со вспышками сверхновых высказывалась очень давно (впрочем в качестве причин гамма-всплесков за 30 лет их изучения было предложено все что только возможно - от комет, вспышек на обычных и нейтронных звездах до взрывов гиперновых и слияния двойных компактных звезд), но это было первое экспериментальное обнаружение такой связи. До сих пор так и не установлено были ли эти события двумя проявлениями одной причины или же это случайное совпадение (хотя и очень маловероятное - несколько угловых минут по углу и менее одного дня по времени).

рентгеновская обсерватория XMM-Ньютон отнаблюдала область вокруг GRB980425/SN1998bw в марте 2002 года. Вот ее изображение.

Наблюдения с борта XMM подтверждают совпадение гамма-всплеска со сверхновой. Кроме того поток от SN 1998bw оказался ниже, чем ожидалось, т.е. ее блеск начал спадать быстрее.

29 марта вспыхнул гамма-всплеск с очень ярким оптическим послесвечением. О нем писали практически все новостные сайты (см. новости на Астронете, Мембране, Переплете).
Кратко укажем, что нового узнали.

За прошедшее время в архивах успело появиться три статьи:
"Spectroscopic Discovery of the Supernova 2003dh Associated with GRB 030329"
Optical Limits on Precursor Emission from Gamma-Ray Bursts with Known Redshift
The Supernova associated with GRB 030329.

Первая статья посвящена сверхновой (точнее скажем так "объекту, похожему на сверхновую"), ассоциируемой с гамма-всплеском.

Во второй работе речь идет о пределах на оптический прекурсор. Прекурсор - это предвестник основного всплеска. Так вот у GRB 030329 до всплеска в оптике ничего не видно, и это самый жесткий предел на сегодняшний день. Такие данные ставят жесткие ограничения на модели.

Третья работа написана теоретиками развивающими свою модель взрыва - модель пушечного ядра (Cannonball). Разумеется, появление статьи говорит о том, что в рамках их модели все хорошо описывается, но не будем торопиться ...

Сейчас странными звездами уже никого не удивишь. Да и гамма-всплесками тоже. Но вот их взаимосвязью ....

В принципе идея не нова: при т.н. деконфайнменте (переходе в кварковое состояние) может выделяться много энергии, очень много. Настолько много, что этого хватит на гамма-всплеск. В данной статье авторы подробно рассматривают эффекты т.н. цветной сверхпроводимости (color superconductivity). Кроме того, они пытаются быть ближе к реальности, сравнивая свои расчеты с реальными наблюдательными данными. Вроде бы у них все получается ...