Вперше зареєстровано поляризацію радіовипромінювання гамма-сплеску

Масив телескопів ALMA дозволив астрономам детально вивчити в радіодієстоні післясвічення гамма-сплеску - однієї з найбільш яскравих подій у Всесвіті. Вченим вдалося вперше виміряти поляризацію супроводжуючого радіовипромінювання. Дані вказують, що це випромінювання породжено зворотною ударною хвилею, тоді як високоенергетична частина випромінюється основною, а тимчасова еволюція поляризації дозволяє виключити наявність великомасштабних магнітних полів у джерелі, пишуть учені у виданні.

Гамма-сплески - це найбільш яскраві електромагнітні події в спостережуваному Всесвіті. У середньому вони тривають близько секунди, але зустрічаються від десятків мілісекунд до декількох годин. Вони складаються з початкового спалаху жорстких гамма-квантів і подальшого довгого післясвічення в інших діапазонах від рентгена до радіо. Вони були вперше зареєстровані наприкінці 60-х років американськими супутниками, призначеними для стеження за випробуваннями ядерної зброї.

На даний момент природа гамма-сплесків до кінця не ясна, хоча на цей рахунок існує ряд гіпотез, які зазвичай пов'язують їх з різними видами наднових і злиттями нейтронних зірок. Всі відомі події такого роду відбулися в далеких галактиках, що говорить про їх виняткову потужність і рідкість. Передбачається, що випромінювання гамма-сплесків виходить не симетрично, а у вигляді вузьких потоків. У такому випадку близька подія такого роду (наприклад, у Чумацькому Шляху), спрямована в бік Землі, могла б значно вплинути на умови на поверхні аж до перетворення її на безжиттєву пустелю.

Згідно з теоретичними уявленнями, взаємодія викидається з центру гамма-сплеску речовини з навколишнім середовищем породжує дві ударні хвилі: одна рухається від джерела, а друга - зворотна - в протилежному напрямку. Різні хвилі чутливі до різних параметрів події. Зокрема, породжуване в основній хвилі випромінювання показує загальну енергетику, геометрію закінчень і розподіл щільності в навколишньому середовищі, в той час як зворотна залежить від складу частинок, початкового лоренц-фактора і намагніченості струменя.

У зв'язку з різною фізикою процесів, випромінювання хвиль відрізняється: основна ударна хвиля відповідальна за тривалий післясвічення у всіх діапазонах від рентгену до радіо, а короткоживуча зворотна призводить до появи спалаху в оптиці - вона триває десятки секунд, після чого виникає світіння в радіоді^ оні, що триває протягом пари днів.

Черговий гамма-сплеск GRB 190114C був зареєстрований 14 січня поточного року. Першим його помітив орбітальний телескоп Swift, який визначив напрямок на джерело. Це дозволило іншим телескопам відвідатися на нього через короткий час. Зокрема, масив субміліметрових телескопів ALMA почав спостереження через дві години після реєстрації, а масив з 27 радіотелескопів VLA - ще через дві години.

Комбінація цих спостережних даних дозволила групі астрономів з США і Німеччини визначити лінійну поляризацію радіовипромінювання, яка повинна бути на рівні 60 відсотків, якщо потік речовини рухається в великомасштабному магнітному полі, і менше 10 відсотків, якщо його напрямок хаотичним чином змінюється на невеликому масштабі.

Виявилося, що вимірена поляризація з часом зменшилася з 0,87 до 0,6 відсотка, що говорить про впорядкованість магнітного поля на масштабі не більше 1 відсотка діаметра джета (відповідний кутовий масштаб - близько 10^-3 радіан). При цьому позиційний кут поляризації плавно змінювався з приблизно 5 градусів до -44 градусів, що дозволяє повністю виключити осесиметричну конфігурацію поля, в тому числі тороїдальну. Ці результати показують, що роль магнітного поля в гамма-сплесках відносно невелика, в той час як багато теоретичних моделей припускали інше.

Минулого року вчені зібрали переконливі докази, що короткі гамма-сплески пов'язані зі злиттями нейтронних зірок. Також нещодавно астрономи побачили гамма-сплеск з енергією рівної повної аннігіляції Сонця. Іншому колективу дослідників вдалося пов'язати Гамма-сплески з найбільш намагниченими об'єктами Всесвіту.