Исследование космических гамма-всплесков на борту спутника «Ломоносов» | НИИЯФ МГУ

Исследование космических гамма-всплесков на борту спутника «Ломоносов»


Гамма-всплески – самое мощное явление во Вселенной, космический взрыв, во время которого выделяется энергия более 1053 эрг/с – примерно столько же, сколько при взрыве сверхновой, но за одну секунду! До сих пор природа гамма-всплесков наряду с ускорением космических лучей предельно высоких энергий остается одной из основных загадок современной науки.

Считается, что их источники находятся на очень далеких, т.н. космологических расстояниях и связаны с коллапсом массивных звезд. Для понимания природы гамма-всплесков очень важны одновременные наблюдения в оптическом и гамма-диапазонах. До сих пор удавалось зарегистрировать в основном оптическое «послесвечение», т.е. отклик межзвездной среды на проходящую через нее ударную волну, возникающую во время взрыва. Засечь же оптическое излучение непосредственно в момент самого гамма-всплеска очень трудно, поскольку мы заранее не знаем из какой области неба придет гамма-излучение.

Космическая обсерватория «Ломоносов» впервые позволяет регистрировать оптическое излучение непосредственно в момент самого гамма-всплеска, а также наблюдать т.н. предвестники взрыва. Для этого на космическом аппарате «Ломоносов» установлен комплекс аппаратуры для изучения гамма-всплесков в составе приборов БДРГ, ШОК и UFFO.

Прибор БДРГ – это, так называемый, монитор гамма-всплесков, он представляет собой три детектора гамма-квантов, оси которых перпендикулярны друг другу. Благодаря этому можно определять координаты источника всплеска на небе. При регистрации всплеска прибор БДРГ вырабатывает специальный сигнал – триггер, который подается на другие приборы на спутнике «Ломоносов». Также с помощью глобальной сети спутниковой связи «Глобалстар» информация о зарегистрированном всплеске передается на наземные обсерватории.

Прибор ШОК включает две оптические камеры широкого поля зрения, которые постоянно записывают фотографии звездного неба. При поступлении триггерного сигнала от прибора БДРГ осуществляется фиксация данных для последующей передачи на Землю.

Прибор UFFO включает рентгеновский телескоп UBAT и быстро наводящийся оптический телескоп SMT. Он позволяет регистрировать гамма-всплеск в жестком рентгеновском диапазоне, с высокой точностью определять координаты его источника и быстро наводить в область локализации всплеска оптический телескоп. В этом эксперимента достигнуто рекордное на сегодняшний день время наведения оптического телескопа – около 1 секунды. Для сравнения самая быстрая из работающих сегодня на орбите - американская обсерватория SWIFT обеспечивает наведение оптического телескопа за 27 секунд. Это также позволяет записывать оптическую кривую блеска непосредственно во время самого гамма-всплеска с высоким временным разрешением.

В ходе наблюдений на спутнике «Ломоносов» зарегистрировано 20 гамма-всплесков космологического происхождения, а также гамма-всплески от, так называемых, магнетаров – нейтронных звезд с очень сильным магнитным полем. Для космологических гамма-всплесков проведены мультиволновые наблюдения, в ходе которых получена спектральная информация в широком диапазоне длин волн – от оптического до гамма. На спутнике «Ломоносов» также осуществляется поиск в гамма диапазоне источников космических нейтрино и гравитационных волн, которые регистрируются наземными установками.

Таким образом, комплекс приборов на борту спутника «Ломоносов» позволяет получить новую уникальную информацию, которая дает нам возможность продвинуться в понимании одного из самых загадочных астрофизических явлений – космических гамма-всплесков.

Автор: С.И. Свертилов