Астрономы ГАИШ МГУ предложили модель, объясняющую особенности гамма-вспышки GRB 160625B
Астрономы ГАИШ МГУ предложили трехстадийную модель гамма-всплеска GRB 160625B. Модель предполагает, что на коллапс звездного ядра существенно влияет его вращение. Изучение таких процессов позволяет лучше понять механизм работы центрального двигателя гамма-всплесков и уравнение состояния нейтронных звезд.
25 июня 2016 года произошёл один из самых ярких гамма-всплесков в истории наблюдений — GRB 160625B. Его наблюдали телескопы FERMI-LAT, Konus-Wind, SWIFT, а также университетсий космический аппарат Ломоносов. В оптическом диапазоне наблюдения осуществлялись в том числе сетью телескопов-роботов МАСТЕР МГУ, с помощью которой впервые в истории была измерена поляризация собственного излучения гамма-всплеска. Этому измерению была посвящена статья в Nature.
Кроме измерения поляризации, гамма-всплеск был интересен своей кривой блеска — она содержала три вспышки, а вместо обычного затухания послесвечения ученые увидели осцилляции. Чтобы объяснить, как такое могло произойти, астрономы предложили трехстадийную модель гамма-всплеска.
Гамма-всплеск длился порядка 450 секунд, при этом время свободного падения — время, за которое ядро схлопывается, если звезда мгновенно выключается — составляет около 10 микросекунд. Значит, должен был происходить процесс, задерживающий время коллапса.
«У этой звезд, по-видимому, удачная масса ядра, которая совсем немного превышала предел Оппенгеймера-Волкова*. Получается, что такое ядро должно схлопнуться в черную дыру, но по нижней границе. Поэтому даже небольшого вращения было достаточно, чтобы коллапс существенно задержать», — прокомментировал студент кафедры экспериментальной астрономии Часовников Аристарх Родионович.
Ученые предложили следующую модель наблюдаемого процесса. Начался коллапс, ядро упало на центробежный барьер — центробежные силы из-за быстрого вращения уравняли гравитационные — и произошла первая вспышка. Затем вращение замедлилось и ядро продолжило сжиматься до тех пор, пока гравитационные силы не вошли в равновесие с ядерными — тут случилась вторая вспышка. Наконец, вращение ядра замедлилось достаточно, чтобы ядро сколлапсировало в черную дыру — произошла третья вспышка. Такая модель объясняет и трехстадийность гамма-всплеска, и осцилляции в послесвечении.
Теория гамма-всплесков должна включать в себя работу центрального двигателя — как и в какой момент выделяется энергия — и то, как высвобожденная энергия излучается. В этой работе астрономы ГАИШ МГУ занимались первой частью вопроса, потому что для описания работы центрального двигателя как раз и нужно изучать необычные всплески, где он сильно проявляется.
«Изучение таких механизмов может помочь выяснить вид "уравнения состояния" нейтронной звезды. Это находится в интересах ядерной физики, так как в нейтронных звездах достигаются огромные значения плотности, температуры и энергии. » — рассказал д.ф-м.н., почетный профессор МГУ и руководитель проекта МАСТЕР Липунов Владимир Михайлович.
Статья опубликована в журнале Q1 The Astrophysical Journal: https://doi.org/10.3847/1538-4357/ac9307
*Предел Оппенгеймера-Волкова — предельная масса нейтронной звезды, более массивные ядра коллапсируют в чёрную дыру
Команда Медиацентра факультета