Фаты з выбухаў гама-прамянёў адзначаны

Выбухі гама-прамянёў - адны з самых энергічных падзей ва ўсёй Сусвеце, але дагэтуль механізм гэтых адтокаў застаўся нейкай загадкай.

Уражанне мастака ад рэлятывісцкага рэактыўнага самалёта разбівае нашу масіўную зорку. Блізкае пано паказвае, як пашырэнне бруі гама-прамянёў дазваляе гама-прамяням (прадстаўленым белымі кропкамі) выходзіць. Сінія і жоўтыя кропкі ўяўляюць сабой пратон і электроны ўнутры бруя, адпаведна (NAOJ).

Навукоўцы з кластара RIKEN для піянерскіх даследаванняў і супрацоўнікі выкарыстоўвалі мадэляванне, каб паказаць, што фатоны, выпраменьваныя доўгімі гама-выбухамі - адно з самых энергічных падзей у Сусвеце - зараджаюцца ў фотасферы - бачнай частцы " рэлятывісцкі струмень », які выпраменьваецца выбухамі зорак.

Ілюстрацыя, якая паказвае найбольш распаўсюджаны выбух гама-прамянёў, які ўзнікае, калі масіўная зорка развальваецца, утварае чорную дзірку і выбухае бруямі часціц вонкі амаль з хуткасцю святла. (НАСА / GSFC)

Выбухі гама-прамянёў - самы магутны электрамагнітны феномен, які назіраецца ва Сусвеце, і ён выпускае столькі ж энергіі за секунду, што сонца вызваліць на працягу ўсяго жыцця. І хаця яны былі выяўлены ў 1967 годзе, механізм гэтага велізарнага выкіду энергіі доўгі час заставаўся загадкавым. Дзесяцігоддзі даследаванняў, нарэшце, выявілі, што доўгія ўсплёскі - адзін з відаў усплёскаў - адбываюцца ад рэлятывісцкіх бруяў матэрыі, выкінутых падчас гібелі масіўных зорак. Аднак тое, як гама-прамяні вырабляюцца з бруі, дагэтуль завуалявана таямніцай.

Цяперашняе даследаванне, апублікаванае ў Nature Communications, пачалося з адкрыцця пад назвай адносіны Yonetoku - сувязь паміж спектральнай пікавай энергіяй і пікавай свяцільнасцю GRBs - самая жорсткая карэляцыя, выяўленая да гэтага часу ва ўласцівасцях выкідаў GRB - зробленая адным з яе аўтараў . Такім чынам, гэта забяспечвае найлепшы дыягназ да гэтага часу для растлумачэння механізму выкіду і самы строгі тэст для любой мадэлі выбухаў гама-прамянёў.

Дарэчы, гэтая сувязь таксама азначала, што доўгія выбухі гама-прамянёў могуць быць выкарыстаны ў якасці "стандартнай свечкі" для вымярэння адлегласці, што дазваляе нам зазірнуць далей у мінулае, чым звышновыя тыпы 1А - звычайна выкарыстоўваюцца, нягледзячы на ​​тое, што яны значна цьмяней, чым выбухі. Гэта дазволіла б атрымаць уяўленне як пра гісторыю Сусвету, так і для таямніц, такіх як цёмная матэрыя і цёмная энергія.

На імгненне звышновая тып 1а засланяе ўсю галактыку. Такая свяцільнасць робіць іх ідэальнай

З дапамогай камп'ютэрнага мадэлявання, выкананага на некалькіх суперкампутарах, уключаючы Aterui з Нацыянальнай астранамічнай абсерваторыі Японіі, Hokusai з RIKEN, і Cray xc40 з Інстытута тэарэтычнай фізікі Юкава, група была сканцэнтравана на так званай мадэлі "фотасферы". вядучыя мадэлі механізму выкідаў ГРБ.

Гэтая мадэль пастулюе, што фатоны, бачныя на зямлі, выпраменьваюцца з фотасферы рэлятывісцкага струменя. Па меры пашырэння бруя фотанам становіцца лягчэй вырвацца знутры, паколькі ёсць менш аб'ектаў, якія могуць раскідваць святло. Такім чынам, "крытычная шчыльнасць" - месца, дзе можна выключаць фатоны - рухаецца ўніз па бруі, да матэрыялу, які першапачаткова быў больш высокай і шчыльнай.

Каб праверыць сапраўднасць мадэлі, каманда паставілася выпрабаваць яе такім чынам, каб улічыць глабальную дынаміку рэлятывісцкіх струменяў і перадачы выпраменьвання. Выкарыстоўваючы спалучэнне трохмерных гідрадынамічных мадэляванняў і разлікаў перадачы выпраменьвання для ацэнкі фотасферных выкідаў ад рэлятывісцкага струменя, які выбіваецца з масіўнай абалонкі зоркі, яны змаглі вызначыць, што, па меншай меры, у выпадку доўгіх GRB - тып, звязаны з такім развальваюцца масіўныя зоркі - мадэль спрацавала.

Параўнанне вынікаў Ито з назіраным стаўленнем Yonetoku (Ito)

Іх мадэляванне таксама паказала, што адносіны Yonetoku могуць быць узноўлены як натуральнае наступства рэактыўных і зорных узаемадзеянняў.

Хіротака Іта, кластар піянерскіх даследаванняў, кажа; "Гэта настойліва сведчыць аб тым, што фотасферная эмісія з'яўляецца механізмам выкідаў GRBs".

Ён працягвае: "У той час як мы высветлілі паходжанне фатонаў, дагэтуль застаюцца загадкі адносна таго, як самі рэлятывісцкія бруі генеруюцца развальваюцца зоркамі.

"Нашы разлікі павінны даць каштоўную інфармацыю для пошуку асноўнага механізму, які стаіць за генерацыяй гэтых надзвычай магутных падзей".

Крыніцы

Арыгінальнае даследаванне: http://dx.doi.org/10.1038/s41467-019-09281-z

Апублікавана таксама ў СМІ Scisco