Ученые обнаружили линию гамма-излучения с самой высокой энергией во Вселенной

Автор: Unsplash/CC0 Public Domain

Исследовательская группа под руководством Института физики высоких энергий (ИФВЭ) Китайской академии наук (КАН) сообщает об открытии линии гамма-излучения с энергией до 37 миллионов электрон-вольт от чрезвычайно яркого гамма-всплеска, который представляет собой характеристики спектральных линий с самой высокой энергией, излучаемые небесными объектами во Вселенной.

Кроме того, группа обнаружила, что гамма-линия развивается как степенная функция времени, что дает важные подсказки для раскрытия тайны линии. Исследование было опубликовано в журнале Science China Physics, Mechanics & Astronomy.

Гамма-всплески (GRB) — это самые энергичные взрывные явления во Вселенной, которые могут быть вызваны либо коллапсом ядра массивной звезды, либо столкновением двух компактных звезд, таких как нейтронные звезды и черные дыры.

Это открытие было сделано на так называемом самом ярком гамма-всплеске всех времен под названием GRB 221009A, который принадлежит к первой категории и прибыл на Землю 9 октября 2022 года и наблюдался многими телескопами по всему миру.

Исследователи из ИФВЭ, Юньнаньских обсерваторий CAS, Педагогического университета Хэбэя и Педагогического университета Гуйчжоу сформировали совместную группу и провели всесторонний анализ данных наблюдений с двух космических гамма-мониторов, названных GECAM-C и Fermi/GBM.

GECAM-C обеспечил точное измерение спектра полосы низких энергий этого гамма-всплеска, в то время как Fermi/GBM перекрыл полосу высоких энергий, где появилась линия гамма-излучения.

В частности, этот всплеск настолько яркий (слишком много гамма-фотонов за короткий период времени), что детектор Fermi/GBM потерял данные во время яркой части всплеска, что очень затруднило надежный анализ данных.

К счастью, у GECAM-C такой проблемы не возникло благодаря специальной конструкции инструмента; таким образом, данные GECAM-C использовались для коррекции данных Fermi/GBM.

После очень сложного анализа проблем с данными, инструментальных эффектов и фонового моделирования исследователям удалось получить надежные спектры этого гамма-всплеска и дополнительно идентифицировать серию гамма-линий на протяжении всего всплеска, включая удивительную линию гамма-излучения с энергией во время яркой части всплеска обнаружено до 37 миллионов электрон-вольт.

Интересно, что они обнаружили, что энергия линии изменяется по степенной зависимости от времени, в то время как отношение ширины линии к энергии линии остается почти постоянным. Такие особенности предоставили убедительное доказательство реальности и GRB-происхождения этих гамма-линий.

Открытия этого исследования проливают новый свет на физику гамма-всплесков и их релятивистских струй.

Больше информации: Yan-Qiu Zhang et al, Observation of spectral lines in the exceptional GRB 221009A, Science China Physics, Mechanics & Astronomy (2024). DOI: 10.1007/s11433-023-2381-0

Источник: Chinese Academy of Sciences