Гамма-всплески являются самыми сильными и яркими взрывами во вселенной, которые, как считается, генерируются во время образования черных дыр. Хотя гамма-всплески длятся всего несколько секунд, они производят столько энергии, сколько излучает солнце за все 10 миллиардов лет своего существования.
Загадочные явления были впервые обнаружены в 1967 году спутником ВВС США под названием Vela. По данным НАСА, зонд был разработан для наблюдения за секретными советскими ядерными испытаниями, но в итоге он обнаружил ослепительные гамма-лучи - самое мощное электромагнитное излучение - пришедшее к нам из-за пределов Солнечной системы. Когда такое событие произошло, оно ненадолго стало самым ярким объектом гамма-излучения в наблюдаемой вселенной.
Лишь в 1991 году астрономы запустили Комптоновскую гамма-обсерваторию, которая фиксировала примерно один новый всплеск гамма-излучения в день. Инструмент BATSE обнаружил, что гамма-всплески были распределены равномерно по небу, что означает, что они происходят повсюду в космосе. BATSE также показал, что существует два типа гамма-всплесков с разными сигнатурами: те, которые длились от 2 до 30 секунд, и те, которые мигали менее 2 секунд.
С тех пор исследователи узнали намного больше о гамма-всплесках, разработав сеть спутников быстрого реагирования и наземных обсерваторий, которые все нацеливаются на гамма-всплеске, как только он фиксируется. Эта сеть предоставила данные, показывающие, что гамма-всплески расположены в галактиках на расстоянии миллиардов световых лет и что после первоначальной гамма-вспышки источник вспышки производит послесвечение на менее энергичных длинах волн.
Откуда происходят гамма-всплески?
Обнаружено, что более долгоживущие версии гамма-всплесков связаны с сверхмощными сверхновыми, называемыми гиперновая, которые возникают, когда звезды в пять-десять раз больше массы нашего Солнца заканчивают свою жизнь и превращаясь в черные дыры. Гиперновые звезды в 100 раз ярче, чем типичные сверхновые, и, как полагают, они образуются из звезд, которые вращаются особенно быстро или обладают особенно сильным магнитным полем, придающим дополнительную энергию.
Но кратковременные гамма-всплески, которые составляют 30% таких событий, оставались загадкой до 2005 года, главным образом потому, что они слишком быстры и мимолетны для последующих наблюдений. После запуска в 2004 году НАСА обсерватории SWIFT она наконец смогла записать достаточно данных, чтобы увидеть послесвечение короткоживущих гамма-всплесков и выяснить, что они, вероятно, были отправлены от двух сверхплотных нейтронных звезд, столкнувшихся и образовавших черную дыру, или когда черная дыра съела нейтронную звезду.
Такие вспышки настолько сильны, что они создают рябь в ткани пространства-времени, называемой гравитационными волнами. Теперь, когда исследователи запустили лазерно-интерферометрическую гравитационно-волновую обсерваторию (LIGO), которая может обнаруживать гравитационные волны от этих столкновений, мы сможем собрать еще больше информации о процессах, лежащих в основе короткоживущих гамма-всплесков.
Есть еще много неизвестного о гамма-всплесках. Недавние наблюдения показали, что все фотоны, излучаемые гамма-всплесками, колеблются в одном и том же направлении, но по какой-то причине направление меняется со временем. «Что это может быть, мы действительно не знаем», - заявил после открытия в 2019 году Мерлин Коле, ученый из Женевского университета в Швейцарии и один из ведущих исследования.
Гамма-всплески также, кажется, фокусируют свою энергию в узком луче, а не излучают ее одинаково во всех направлениях, что означает, что наши спутники пропускают многие из них. По оценкам астрономов, хотя спутники обнаруживают около одного гамма-всплеска в день, но за день их происходит около 500.
До сих пор гамма-всплески были обнаружены только в отдаленных галактиках. Однако, возможно, что это произойдет в нашей галактике - Млечный Путь.
Вымирание в ордовикском периоде - одно из пяти крупных событий вымирания в истории нашей планеты - произошло около 450 миллионов лет назад и могло быть вызвано ледниковым периодом, вызванным гамма-всплеском. Если бы вблизи Земли произошел новый гамма-всплеск, он лишил бы нас защитного озонового слой и подверг бы всю жизнь смертельному ультрафиолетовому излучению. Таким образом, ученые согласны с тем, что не наблюдают всплесков в нашей домашней галактике.