Кубанский государственный технологический университет

Квазары и гамма-всплески задают новые загадки

03-12-2011
Гамма-всплеск в представлении художника (изображение с сайта www.universetoday.com)

Спектры от квазаров и гамма-всплесков — наиболее ярких объектов во Вселенной — несут в себе массу информации об этих небесных «фонарях». Астрономы из Калифорнийского университета в Санта-Круз, изучая такие спектры, пришли к интересному выводу, что в направлении гамма-всплесков находится в 4 раза больше галактик, чем перед квазарами. Это соотношение никак не может быть связано с различной природой квазаров и гамма-всплесков, поэтому заинтригованные ученые пытаются найти объяснение этому странному космическому феномену.

Квазары (квазизвездные объекты) были впервые обнаружены в 1960 году.

Ученые обратили внимание на звезды, которые отождествлялись с сильными радиоисточниками. Анализ спектров таких звезд показал, что они находятся на расстоянии, измеряемом миллиардами световых лет. При дальнейшем их изучении оказалось, что это не звезды, а ядра далеких галактик на стадии необычно высокой активности. Мощность излучения квазаров превышает мощность Солнца в триллион раз, а связано это с поглощением вещества черными дырами в центрах отдаленных галактик. Гамма-всплески (gamma ray burst, GRB), или гамма-взрывы, имеют другую природу. Они образуются при превращении массивных звезд в нейтронные звезды и черные дыры и являются наиболее мощными взрывами во Вселенной.

Ученые не видели никакой связи между этими двумя объектами разной природы, пока не был сделан вывод о странном соотношении между ними. Результаты нового исследования, проведенного при помощи телескопа имени Уильяма Кека (W. M. Keck), и данные, полученные космической обсерваторией «Свифт» (Swift), говорят о том, что перед каждым из 4-х хаотично выбранных гамма-всплесков с большой вероятностью будет находиться по одной галактике, тогда как при наблюдении четырех различных квазаров галактика окажется только перед одним из них. Полученный результат не поддается объяснению, более того — противоречит основным понятиям космологии.

Конечно, с некоторой долей вероятности можно было ожидать, что галактики могут изредка появляться перед далекими космическими объектами, но чтобы при этом проявлялась закономерность по отношению к квазарам и гамма-всплескам — такого не ожидал никто. Но наблюдательные данные — упрямая вещь, а спектральный анализ — лучший метод доказать очевидное.

Спектр квазара 3C273. Видны линии поглощения (изображение с сайта www.college.ru/astronomy)

Когда свет от GRB или квазара проходит через галактику, расположенную по лучу зрения, то поглощение определенных длин световых волн газом, имеющимся в галактике, создает характерную сигнатуру в спектре более отдаленного объекта. Это и выдает присутствие галактики перед объектом, даже если сама галактика слишком слаба, чтобы наблюдать ее непосредственно.

Проанализировав таким образом пятнадцать GRB, зафиксированных космическим телескопом «Свифт», ученые обнаружили в их спектре характерные линии поглощения, указывающие на присутствие галактик перед 14 гамма-всплесками. Для определения количества галактик вдоль линии наблюдатель—квазар, астрономы использовали данные Слоановского цифрового обзора неба (Sloan Digital Sky Survey, SDSS). Анализ спектров 50 000 квазаров дал усредненное количество «заслоняющих» галактик, равное 3,8, против 14-ти для гамма-всплесков.

Квазар 3C275 (самый яркий объект вблизи центра снимка). Расстояние до него составляет 7 миллиардов световых лет. Изображение с сайта www.college.ru/astronomy

На сегодняшний день ученые предлагают три возможных объяснения этому странному расхождению. Первое гласит, что некоторые квазары полностью заслоняются галактиками с большим количество пыли. А если мы видим не все квазары, то это вносит ошибки в результаты исследований. Но на этот счет имеется встречный аргумент, что с огромной базой данных по квазарам этот эффект был бы выявлен, учтен и сведен к минимуму.

Другое объяснение состоит в том, что линии поглощения в спектрах GRB появляются от газа, извергнутого самими GRB, а не от газа в составе галактик. Но почти в каждом наблюдении, когда астрономы подробно исследовали пространство в направлении GRB, они обнаруживали галактику в том месте, где должен был находиться поглощающий газ.

Третья идея заключается в проявлении галактики в качестве гравитационной линзы, увеличивающей яркость объекта, и этот эффект оказывает на гамма-всплески совершенно иное влияние, чем на излучение квазаров. Такое объяснение считается самым предпочтительным, но возникает много вопросов с гравитационной линзой у GRB, которых пока не наблюдалось.

И, конечно же, для полноты исследований нужно изучить спектры у гораздо большего количества гамма-всплесков. Необходимо получить по крайней мере в три-четыре раза больше спектров GRB. Их может дать космический телескоп «Свифт», но это потребует довольно много времени. Ученые согласны ждать, так как лучше узнать истину позже, чем никогда.

Источники: 1) Strange Difference Between Gamma Ray Bursts and Quasars // Universetoday.com, 31.07.2006. 2) A simple survey yields a cosmic conundrum // Пресс-релиз Калифорнийского университета в Санта-Круз, 31.07.2006.

Александр Козловский, Астрогалактика

‹‹