Ученые МГУ предложили модель, объясняющую особенности гамма-вспышки GRB 160625B

Астрономы из ГАИШ МГУ предложили трехстадийную модель гамма-всплеска GRB 160625B, которая 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. Результаты работы опубликованы в журнале The Astrophysical Journal.

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 университетский 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 (т.е. время, за которое ядро схлопывается, если звезда мгновенно выключается) составило около 10 микросекунд. Значит, должен был происходить процесс, задерживающий время коллапса.

«У этой звезды, по-видимому, удачная масса ядра, которая совсем немного превышала предел Оппенгеймера-Волкова (предельную массу нейтронной звезды; более массивные ядра коллапсируют в чёрную дыру – прим. ред.). 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 физического факультета МГУ Аристарх Часовников.

Ученые предложили следующую модель наблюдаемого процесса. Начался коллапс –> ядро упало на центробежный барьер –> центробежные силы из-за быстрого вращения уравняли гравитационные –> 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 и 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 руководитель проекта МАСТЕР, почетный профессор МГУ Владимир Липунов.