Гамма-всплески (ГВ) — это самые энергетически мощные события, когда-либо наблюдавшиеся во Вселенной. Эти мощные вспышки могут быть в квинтиллион (1018) раз ярче Солнца. С тех пор как они были впервые обнаружены в 1967 году спутниками Vela 3 и 4, которые были предназначены для обнаружения ядерных взрывов, астрономы ищут источник этих событий. В настоящее время принято считать, что долгоживущие гамма-всплески вызваны коллапсом массивных звёзд, а короткоживущие всплески — слиянием двойных объектов (нейтронных звёзд и/или чёрных дыр).
Недавно астрономы задумались о том, как можно использовать эти мощные события для изучения звездообразования в ранних галактиках и измерения космических расстояний. В недавней статье группа американских и венгерских учёных предлагает использовать гамма-всплески для изучения крупномасштабной структуры Вселенной. Как они объясняют, этот метод может позволить астрономам и космологам ответить на вопросы, остающиеся без ответа в отношении современных космологических моделей и структуры Вселенной.
Исследованием руководил Иштван Хорват, профессор физики и естественных наук Национального университета государственной службы (NUPS) в Будапеште, Венгрия. К нему присоединились коллеги из NUPS, Университета Этвеш, Исследовательского центра астрономии и наук о Земле в обсерватории Конколи, Университета Дебрецена, Центра космической плазмы и аэрономических исследований (SCPA) Университета Алабамы в Хантсвилле. Статья, описывающая их выводы, недавно появилась в журнале Universe.
Согласно стандартным космологическим моделям, Вселенная в больших масштабах однородна и изотропна, то есть выглядит одинаково в любом месте и в любом направлении и не имеет определённого центра. Это известно как космологический принцип, который вытекает из принципа Коперника, утверждающего, что ни одно место во Вселенной не является уникальным или особенным. Однако с помощью гамма-всплесков и других светящихся объектов было обнаружено несколько космических структур, которые противоречат этому принципу. Сюда входит «Гигантская дуга» Лопеса — скопление галактик, занимающее примерно 3,3 миллиарда световых лет пространства.
Как отмечают авторы, гамма-всплески настолько ярки, что их можно наблюдать на больших расстояниях. С помощью современных инструментов гамма-всплески были обнаружены при красном смещении z = 7 или выше, что соответствует космическим расстояниям около 13 миллиардов световых лет. В последние годы астрономы использовали эти события для обнаружения других сверхскоплений, в том числе скоплений галактик, таких как Великая стена Слоуна, Стена Южного полюса и Суперскопление Кинг-Гидора. Кроме того, существует Великая стена Геркулеса — Северной Короны (HerCrbGW) — крупнейшая из когда-либо наблюдавшихся космических структур (её предполагаемый диаметр составляет 10 миллиардов световых лет).
Как объясняет команда, предполагая, что большие анизотропные области распространены во Вселенной, для их исследования можно было бы использовать гамма-всплески. В то время как предыдущие исследования гамма-всплесков показали незначительную анизотропию в распределении вещества, эти усилия были сложными, поскольку ранние приборы не могли измерять расстояния до гамма-всплесков. Эта проблема была решена, когда астрономы обнаружили, что красное смещение может быть измерено на основе наблюдений послесвечений GRB.
Кроме того, переходный характер гамма-всплесков означает, что в любой момент времени можно наблюдать только части любых крупномасштабных структур. Ключевым моментом здесь является проведение комплексных наблюдений за всплесками на протяжении всего периода времени, что позволит получить более крупные выборки, которые можно использовать для измерения структур и сравнения их с Универсальным средним значением. Для команды это заключалось в использовании баз данных GRB, которые включали измерения их положения, послесвечений и красных смещений.
Большинство из них были обнаружены с помощью обсерватории Нила Гехреля Swift и космического гамма-телескопа Ферми НАСА. В то же время красное смещение в основном было получено из онлайн-индекса гамма-всплесков (GRBOX), обновлённых данных сети гамма-координат (GCN) и общедоступного набора данных, составленного Йохеном Грайнером из Института внеземной физики Общества Макса Планка (MPE). Из этих источников они выделили 542 гамма-всплеска с точно измеренным красным смещением и известными угловыми координатами.
Из них 262 находились в северном галактическом полушарии, где они сосредоточили свой анализ (и где находится HerCrbGW). В предыдущей работе Хорват и его коллеги выявили три скопления в этой структуре. В этом последнем исследовании они выявили четвёртое скопление, охватывающее третье, которое содержало от 110 до 120 гамма-всплесков и охватывало более широкий диапазон красного смещения, чем предыдущие два (0,33 ≤ z ≤ 2,43). По их мнению, эти результаты свидетельствуют о том, что HerCrbGW значительно больше по размеру, чем считалось ранее.
Их результаты еще раз демонстрируют потенциал использования гамма-всплесков для определения расстояний, структуры и других космических параметров. Однако они также отмечают, что их исследование было подвержено искажениям и нерешенным вопросам о пространственном распределении гамма-всплесков. "Следовательно, могут существовать крупномасштабные аномалии в пространственном распределении гамма-всплеска, которые не обязательно наблюдаются в других космических объектах", - заявили они. "Необходимы дальнейшие подробные наблюдения, чтобы получить удовлетворительное решение этой проблемы".