Анализируя обнаруженные гамма-всплески в космосе, ученые смогли найти связь между их кривой блеска и абсолютной величиной, что делает их подходящими для измерения расстояний.
В течение нескольких десятилетий мы регистрируем вспышки высокоэнергетических фотонов в космосе, которые мы называем всплесками гамма-излучения (γ-излучения). Обычно они находятся в сотнях миллионов, если не в миллиардах световых лет от нас, поэтому мы очень мало знаем о том, как они формируются. Другими словами, независимо от того, считаем ли мы, что они обычно возникают в высокоэнергетических событиях, таких как взрывы массивных звезд или слияния нейтронных звезд, сами механизмы их образования нам более или менее неизвестны.
Лестница космических расстояний
Но это не значит, что мы не можем использовать их в разумных целях. В самом верху списка их применение для измерения расстояний в космосе, как показала новая работа под руководством профессора Марии Дианотти из Национальной астрономической обсерватории Японии. Эта работа основана на исследованиях в этой области, проведенных проф. Дианотти за последние несколько лет.
Короче говоря, мы измеряем все расстояния во Вселенной, используя систему приближений, где, зная расстояние до одного объекта, мы можем определить расстояние до другого, зная расстояние до другого, затем расстояние до третьего и так далее. Эта модель известна как «лестница космических расстояний». Мы измеряем расстояние до ближайших объектов с помощью параллакса (первая ступень или ступенька на лестнице), с помощью параллакса мы узнаем, как далеко находятся некоторые очень стабильные звезды, которые мы называем стандартными свечами (вторая ступень), а с их помощью мы узнаем, как далеко находятся еще более далекие сверхновые (третья ступень), что в конечном итоге привело бы к красному смещению света, достигающего нас из самых дальних уголков Вселенной (четвертая ступень). Таким образом, расстояния до всех объектов, которые мы видим на небе, становятся нам приблизительно известны. Теперь у нас может быть еще один хороший метод определения расстояния,
Гамма-лучи
Астрономы из команды Дианотти изучили данные о гамма-всплесках, собранные за последние 24 года. Это наблюдения всего около пятисот зарегистрированных вспышек, сделанные различными телескопами, такими как Subaru, RATIR (наземный) и Swift (космический). После того как они обобщили и стандартизировали все данные, поскольку из-за красных смещений они находились в разных полосах спектра, они получили взаимно сравнимые кривые блеска этих событий, т.е. зависимость их светимости от времени. Из 500 кривых 179 показали очень полезную особенность: своего рода плоскость или плато в середине кривой, где яркость (количество излучаемого света) всплеска временно стабилизируется.
Анализируя данные, ученые приходят к корреляции между тремя величинами: временем, в течение которого происходит всплеск, количеством света в начале вспышки и количеством света на плато. Именно по этой корреляции, заключают они, можно надежно вычислить абсолютную величину, то есть яркость отдельного источника гамма-излучения. Показательно, что такая тройная корреляция заменяет проблему малой светимости некоторых всплесков, которая в противном случае делала бы невозможным эффективное сравнение только светимости плато и времени и резко уменьшала количество полезных для нас вспышек. Если мы знаем абсолютную величину всплеска, мы также знаем, насколько далеко она находится.
Таким образом, этот принцип не так уж отличается от наблюдения за стандартными свечами, где существует четко определенная корреляция между их стабильной пульсирующей кривой блеска и абсолютной величиной. Разница здесь в том, что в отличие от стандартных свечей, светимость которых относительно низка, что ограничивает нас космическими соседями, всплески гамма-излучения применимы на больших расстояниях. В нашу пользу говорит тот факт, что плато появляется при разных типах гамма-вспышек, т.е. как при коротких, так и при длинных всплесках. Таким образом, гамма-лучи могут быть полезны только как очень надежная «ступенька», на которую можно положиться другими методами измерения расстояний, но благодаря своему качеству они могут в некотором роде заменить всю «лестницу».