Kinachovutia sana kwa unajimu wa kisasa na kosmolojia ni aina maalum ya matukio inayoitwa mlipuko wa mionzi ya gamma. Kwa miongo kadhaa, na haswa kwa bidii katika miaka ya hivi karibuni, sayansi imekuwa ikikusanya data ya uchunguzi kuhusu jambo hili kubwa la ulimwengu. Asili yake bado haijafafanuliwa kikamilifu, lakini kuna mifano ya kinadharia iliyothibitishwa vya kutosha ambayo inadai kuifafanua.
Dhana ya jambo
Mionzi ya Gamma ndiyo eneo gumu zaidi la wigo wa kielektroniki, linaloundwa na fotoni za masafa ya juu kutoka takriban 6∙1019 Hz. Urefu wa mawimbi wa miale ya gamma unaweza kulinganishwa na saizi ya atomi, na pia unaweza kuwa mpangilio kadhaa wa ukubwa mdogo zaidi.
Mlipuko wa mionzi ya gamma ni mlipuko mfupi na mkali sana wa mionzi ya gamma ya ulimwengu. Muda wake unaweza kuwa kutoka makumi kadhaa ya milliseconds hadi sekunde elfu kadhaa; mara nyingi husajiliwamiale inayodumu kama sekunde. Mwangaza wa milipuko unaweza kuwa muhimu, mamia ya mara zaidi ya mwangaza wote wa anga katika safu laini ya gamma. Nishati bainifu huanzia makumi kadhaa hadi maelfu ya kiloelectronvolti kwa kila kiasi cha mionzi.
Vyanzo vya miali husambazwa sawasawa juu ya tufe la angani. Imethibitishwa kuwa vyanzo vyao ni mbali sana, kwa umbali wa cosmological wa utaratibu wa mabilioni ya miaka ya mwanga. Kipengele kingine cha milipuko ni wasifu wao tofauti na changamano wa ukuzaji, unaojulikana kama curve ya mwanga. Usajili wa jambo hili hutokea karibu kila siku.
Historia ya masomo
Ugunduzi ulifanyika mwaka wa 1969 wakati wa kuchakata taarifa kutoka kwa satelaiti za kijeshi za Marekani za Vela. Ilibadilika kuwa mnamo 1967, satelaiti zilirekodi mapigo mawili mafupi ya mionzi ya gamma, ambayo washiriki wa timu hawakuweza kutambua chochote. Kwa miaka mingi, idadi ya matukio kama haya imeongezeka. Mnamo 1973, data ya Vela iliainishwa na kuchapishwa, na utafiti wa kisayansi ulianza kuhusu jambo hilo.
Mwishoni mwa miaka ya 1970 na mapema miaka ya 1980 katika Umoja wa Kisovieti, mfululizo wa majaribio ya KONUS ulithibitisha kuwepo kwa milipuko mifupi ya hadi sekunde 2 kwa muda, na pia ilithibitisha kuwa milipuko ya mionzi ya gamma inasambazwa bila mpangilio.
Mnamo 1997, hali ya "afterglow" iligunduliwa - kuoza polepole kwa kupasuka kwa urefu mrefu wa mawimbi. Baada ya hapo, wanasayansi kwa mara ya kwanza waliweza kutambua tukio hilo na kitu cha macho - gala ya mbali sana ya redshift.z=0, 7. Hii ilifanya iwezekane kuthibitisha asili ya kikosmolojia ya jambo hili.
Mnamo mwaka wa 2004, kifaa cha uchunguzi cha Swift orbital gamma-ray kilizinduliwa, kwa usaidizi wake iliwezekana kutambua kwa haraka matukio ya masafa ya gamma kwa kutumia X-ray na vyanzo vya mionzi ya macho. Hivi sasa, vifaa vingine vingi vinafanya kazi katika obiti, ikiwa ni pamoja na Darubini ya Anga ya Gamma-ray. Fermi.
Ainisho
Kwa sasa, kulingana na vipengele vilivyoangaliwa, aina mbili za mlipuko wa mionzi ya gamma hutofautishwa:
- Nrefu, inayojulikana kwa muda wa sekunde 2 au zaidi. Kuna takriban 70% ya milipuko kama hiyo. Muda wao wa wastani ni sekunde 20-30, na muda wa juu uliorekodiwa wa mwako wa GRB 130427A ulikuwa zaidi ya saa 2. Kuna maoni ambayo kulingana nayo matukio hayo marefu (sasa kuna matatu kati yao) yanapaswa kutofautishwa kama aina maalum ya milipuko ya muda mrefu zaidi.
- Fupi. Zinakua na kufifia kwa muda mfupi - chini ya sekunde 2, lakini kwa wastani hudumu kama sekunde 0.3. Kishikilia rekodi hadi sasa ni mweko, ambao ulidumu kwa milisekunde 11 pekee.
Ijayo, tutaangalia sababu zinazowezekana zaidi za GRB za aina mbili kuu.
Hypernova echos
Kulingana na wanafizikia wengi, milipuko mirefu ni matokeo ya kuporomoka kwa nyota kubwa mno. Kuna mfano wa kinadharia unaoelezea nyota inayozunguka kwa kasi na wingi wa raia zaidi ya 30 wa jua, ambayo mwisho wa maisha yake hutoa shimo nyeusi. Diski ya uongezajikitu kama hicho, collapsar, hutokea kutokana na suala la bahasha ya nyota kuanguka kwa kasi kwenye shimo nyeusi. Shimo jeusi huimeza ndani ya sekunde chache.
Kutokana na hilo, jeti zenye nguvu za polar ultrarelativistic gesi zinaundwa - jeti. Kasi ya utokaji wa vitu kwenye jeti ni karibu na kasi ya mwanga, halijoto, na sehemu za sumaku katika eneo hili ni kubwa sana. Jeti kama hiyo ina uwezo wa kutoa mtiririko wa mionzi ya gamma. Jambo hilo liliitwa hypernova, kwa mlinganisho na neno "supernova".
Milipuko mingi mirefu ya miale ya gamma inatambulishwa kwa kuaminika kabisa na supernovae yenye wigo usio wa kawaida katika galaksi za mbali. Uchunguzi wao katika masafa ya redio ulionyesha uwezekano wa kuwepo kwa jeti za ultrarelativistic.
Mgongano wa nyota ya nyutroni
Kulingana na modeli, milipuko mifupi hutokea wakati nyota kubwa za nyutroni au jozi ya shimo-nyeusi ya neutroni inapounganishwa. Tukio kama hilo limepokea jina maalum - "kiloni", kwani nishati iliyotolewa katika mchakato huu inaweza kuzidi kutolewa kwa nishati ya nyota mpya kwa amri tatu za ukubwa.
Jozi ya vipengee vikubwa kwanza huunda mfumo wa jozi unaotoa mawimbi ya mvuto. Matokeo yake, mfumo hupoteza nishati, na vipengele vyake huanguka haraka kwa kila mmoja pamoja na trajectories ya ond. Kuunganishwa kwao huzalisha kitu kinachozunguka kwa kasi na uga wa sumaku wenye nguvu wa usanidi maalum, kutokana na ambayo, tena, jeti za ultrarelativistic zinaundwa.
Uigaji unaonyesha kuwa tokeo ni shimo jeusi na toroid ya plasma ya accretionary inayoanguka kwenye shimo jeusi katika sekunde 0.3. Kuwepo kwa jeti za ultrarelativistic zinazozalishwa na kuongezeka hudumu kwa muda sawa. Data ya uchunguzi kwa ujumla inalingana na muundo huu.
Mnamo Agosti 2017, vigunduzi vya mawimbi ya uvutano LIGO na Virgo viligundua muungano wa nyota ya nyutroni kwenye gala iliyo umbali wa miaka milioni 130 ya mwanga. Vigezo vya nambari za kilonova viligeuka kuwa sio sawa na simulation inavyotabiri. Lakini tukio la wimbi la uvutano liliambatana na mlipuko mfupi wa mionzi ya gamma, pamoja na athari katika X-ray hadi urefu wa mawimbi ya infrared.
Mmweko wa ajabu
Mnamo tarehe 14 Juni, 2006, Swift Gamma Observatory iligundua tukio lisilo la kawaida katika galaksi isiyo kubwa sana inayopatikana umbali wa miaka bilioni 1.6 ya mwanga. Tabia zake haziendani na vigezo vya taa ndefu na fupi. Mlipuko wa gamma-ray GRB 060614 ulikuwa na mipigo miwili: kwanza, mpigo mgumu usiozidi sekunde 5 kwa muda mrefu, na kisha "mkia" wa sekunde 100 wa miale laini ya gamma. Dalili za supernova katika galaksi hazikuweza kugunduliwa.
Si muda mrefu uliopita matukio kama haya yalikuwa tayari yamezingatiwa, lakini yalikuwa dhaifu takriban mara 8. Kwa hivyo mseto huu wa mseto bado hauendani na mfumo wa muundo wa kinadharia.
Kumekuwa na dhahania kadhaa kuhusu asili ya mlipuko wa ajabu wa gamma-ray GRB 060614. Katika-Kwanza, tunaweza kudhani kuwa ni ndefu sana, na vipengele vya ajabu ni kutokana na hali fulani maalum. Pili, flash ilikuwa fupi, na "mkia" wa tukio kwa sababu fulani ulipata urefu mkubwa. Tatu, inaweza kudhaniwa kuwa wanajimu wamekumbana na aina mpya ya milipuko.
Pia kuna dhana ya kigeni kabisa: kwa mfano wa GRB 060614, wanasayansi walikutana na kinachojulikana kama "shimo jeupe". Hili ni eneo la dhahania la muda wa nafasi ambalo lina upeo wa matukio, lakini husogea kwenye mhimili wa saa ulio kinyume na shimo nyeusi la kawaida. Kimsingi, hesabu za nadharia ya jumla ya uhusiano hutabiri uwepo wa shimo nyeupe, lakini hakuna mahitaji ya kitambulisho chao na hakuna maoni ya kinadharia juu ya mifumo ya malezi ya vitu kama hivyo. Uwezekano mkubwa zaidi, dhana ya kimahaba itabidi kuachwa na kulenga mifano ya kukokotoa upya.
Hatari inayowezekana
Milipuko ya miale ya Gamma katika Ulimwengu hupatikana kila mahali na hutokea mara nyingi. Swali la asili linazuka: je, zinaleta hatari kwa Dunia?
Kinadharia tulikokotoa matokeo ya biolojia, ambayo yanaweza kusababisha mionzi mikali ya gamma. Kwa hivyo, pamoja na toleo la nishati la 1052 erg (ambayo inalingana na 1039 MJ au takriban 3.3∙1038 kWh) na umbali wa miaka 10 ya mwanga, athari ya mlipuko huo itakuwa mbaya. Imehesabiwa kuwa katika kila sentimeta ya mraba ya uso wa Dunia katika ulimwengu wa dunia ambayo ingekuwa na bahati mbaya ya kupigwa na mionzi ya gamma.mtiririko, 1013 erg, au 1 MJ, au 0.3 kWh ya nishati itatolewa. Ulimwengu mwingine hautakuwa na shida pia - viumbe vyote vilivyo hai vitafia huko, lakini baadaye kidogo, kwa sababu ya athari za pili.
Hata hivyo, ndoto kama hiyo haiwezi kutishia: hakuna nyota karibu na Jua ambazo zinaweza kutoa kutolewa kwa nishati hiyo ya kutisha. Hatima ya kuwa shimo jeusi au nyota ya neutroni haitishii nyota zilizo karibu nasi pia.
Kwa kweli, mlipuko wa mionzi ya gamma inaweza kuwa tishio kubwa kwa biosphere na kwa umbali mkubwa zaidi, hata hivyo, inapaswa kukumbushwa katika akili kwamba mionzi yake haienezi isotropiki, lakini katika mkondo mwembamba., na uwezekano wa kuangukia ndani yake kutoka kwenye Dunia ni mdogo sana kuliko inavyoonekana kwa ujumla.
Mitazamo ya Mafunzo
Mipasuko ya mionzi ya gamma ya Cosmic imekuwa mojawapo ya mafumbo makubwa zaidi ya unajimu kwa takriban nusu karne. Sasa kiwango cha ujuzi kuzihusu ni cha juu zaidi kutokana na maendeleo ya haraka ya zana za uchunguzi (ikiwa ni pamoja na za anga), usindikaji na uundaji wa data.
Kwa mfano, si muda mrefu uliopita hatua muhimu ilichukuliwa katika kufafanua asili ya tukio la mlipuko. Wakati wa kuchanganua data kutoka kwa setilaiti ya Fermi, ilibainika kuwa mionzi ya gamma hutokezwa na migongano ya protoni za jeti za ultrarelativistic na protoni za gesi kati ya nyota, na maelezo ya mchakato huu yaliboreshwa.
Inapaswa kutumia mwangaza wa nyuma wa matukio ya mbali kwa vipimo sahihi zaidi vya usambazaji wa gesi kati ya galaksi hadi umbali unaobainishwa na redshift Z=10.
Kwa wakati mmojaSehemu kubwa ya asili ya milipuko bado haijulikani, na tunapaswa kusubiri kuibuka kwa ukweli mpya wa kuvutia na maendeleo zaidi katika utafiti wa vitu hivi.
