Короткие, жесткие гамма-всплески: завеса приоткрывается?

Известно (см. К.А.Постнов УФН 1999, т. 165, N 5, с. 545 и ссылки там), что космические гамма-всплески по своей длительности и средним спектральным характеристикам четко разделяются на два больших класса -- всплески с длительностью менее 2 секунд, имеющие жесткий спектр, и всплески с большей длительностью, в среднем более мягкие. Последний класс многочисленнее (около 70% всех всплесков) и активно изучается во всех диапазонах электромагнитного спектра от радио до гамма благодаря отождествлению в рентгеновском и оптическом диапазоне т.н. "послесвечений" гамма-всплесков, сопровождающих гамма-всплеск в течение нескольких дней (в мягких рентгеновских лучах ) и месяцев (в оптике). По современным представлениям, мягкие длинные гамма-всплески со сложной временной структурой порождаются релятивистскими ударными волнами в околозвездой среде при выделении энергии около эрг в результате коллапся ядра массивной звезды и образования быстровращающейся черной дыры, окруженной аккрецирующим веществом (модель коллапсара или гиперновой, Вусли, Пачиньски). Энергия, выделяемая при аккреции (или альтернативно -- электромагнитная энергия, извлекаемая из эргосферы вращающейся черной дыры в магнитном поле, механизм Блэндфорда-Знаека) направляется в узком джете вдоль оси вращения и передается в кинетическую энергию барионов (около ), захваченных в джет из оболочки звезды. При этом в окружающем веществе образуются бесстолкновительные релятивисткие ударные волны, за форонтом которых формируется наблюдаемое гамма-излучение при высвечивании тепловой энергии ускоренных в ударной волне электронов в хаотическом магнитном поле (Месарош, Рис). Сопутствующие этому явлению феномены (необычная сверхновая, образующаяся при разлете оболочки звезды), как показывают некоторые наблюдения, действительно могли иметь место ряда гамма-всплесков.

Что же до коротких/жестких, лишенных временной структуры гамма-всплесков, их происхождение до сих пор остается туманным. Главная причина -- отсутствие хорошей угловой локализации на небе. Большие надежды возлагались на специализированный спутник HETE-2, работающий на орбите полтора года ( .edu/HETE/Bursts/), но до недавнего времени по разным причинам короткие гамма-всплески ускользали от отождествления.

Ситуация стала менятся полторы недели назад (31 мая), когда командой HETE-2 было объявлено об обнаружении и градусной локализации жесткого, относительно слабого всплеска GRB 020531 (поток в диапазоне 8-40 кэВ за время 1000 с эрг/см) с длительностью мс. Чрез пару дней (2 июня) после обработки данных межпланетных станций Улисс и Марс-Одиссей положение этого всплеска было уточнено с точностью до нескольких угловых минут. Уже через несколько часов после всплеска (первые данные о локализации были распространены через 88 минут) к наблюдениям подлись многие оптические обсерватории. 5 июня поле GRB 020531 наблюдалось рентгеновской обсерваторией Chandra, которая обнаружли 10 точечных источников в уточненном боксе ошибок. Для проверки источников на переменность, Chandra вновь наблюдала эту область 10-11 июня. Выяснилось, что один из 10 источников стал слабее, причем падение потока со временем (по сравнению с предыдущим наблюдением) идет по закону , типичному рентгеновских послесвечений мягких длинных гамма-всплесков. Именно этот источник стал "кандидатом" на роль послесвечения от GRB 020531. На оптических снимках 1-2 июня, сделанных на 5-м телескопе Маунт Паломар (Калифорния), группа Шри Кулкарни обнаружила слабый протяженный объект (зв. величина ) в 1 угловой секунде от положения затухающего рентгеновского источника. Вчера (12 июня) этот протяженный источник, предположительно хозяйская галактика этого гамма-всплеска, наблюдался спектроскопически на 10-м телескопе Кек-II на Гавайских осровах. Оказалось что в спектре видны линии, по которым предварительное красное смещение галактики . Если всплеск произошел именно в ней (а вероятность случайного совпадения с точностью до 1 угловой секунды ничтожно мала), то полное энерговыделение во всплеске (предполагая изотропию излучения) оказывается эрг, что прекрасно соответствует среднему энерговыделению отождествленных длинных/мягких гамма-всплесков.

Решена ли проблема коротких гамма-всплесков? Конечно же, нет, поскольку эти наблюдения нуждаются в дополнительных подтверждениях. Тем не менее, GRB 020531 можно назвать "первой ласточкой", принесшей столь долго ождаемую информацию об источниках коротких космических гамма-всплесков. Некоторые теоретики полагают, что короткие жесткие гамма-всплески вероятнее всего могут образовываться при слияниях тесных двойных нейтронных звезд и/или черных дыр, которые точно существуют в нашей галактике и являются кандидатом номер один из возможных астрофизических источников гравитационных волн, которые будут наблюдаться вводимыми в строй гравтиационно-волновыми лазерными интерферометрами LIOGO, VIRGO, GEO-500 и ТАМА-300.

На снимке: Хозяйская галактике GRB 020531. Снимок Дерека Фокса на 5-м Паломарском телескопе.