Телескоп Swift обновил собственный рекорд, зафиксировав свет от самого далекого объекта во Вселенной. Объект взорвался, превратившись в черную дыру, всего через 350 миллионов лет после Большого взрыва.
Утром пятницы 5 февраля, в 7:18:43 по московскому времени гамма-телескоп BAT на борту научного спутника Swift заметил резкую вспышку гамма-излучения со стороны созвездия Льва. Поток высокоэнергичных квантов нарастал около восьми секунд, а затем стал падать; через полминуты после начала небесный фейерверк в гамма-диапазоне закончился.
Меньше, чем через три минуты Swift уже успел развернуться в сторону вспышки своим рентгеновским телескопом XRT, и увидел новый источник рентгеновских квантов, яркость которого стремительно падала. Сомнений больше не было – это гамма-всплеск, грандиозный космический взрыв, отмечающий рождение черной дыры где-то в глубинах космоса. По всем обсерваториям мира разошлись циркуляры с призывами наблюдать GRB100205A (такое обозначение получила вспышка) в оптическом и инфракрасном диапазонах. В сообщениях уточнялось, что собственный оптический телескоп Swift’а, UVOT, не смог
В плотной и теплой Вселенной
Похоже, неудаче маленького UVOT и многих наземных инструментов среднего калибра, пытавшихся поймать космическую вспышку, есть очень простое объяснение: GRB100205A – рекордно далекий всплеск. По предварительным данным, его красное смещение z (см. врез) оценивается величиной от 11 до 13,5, а значит, черная дыра, появлению которой он салютовал, родилась всего через 300−400 миллионов лет после Большого взрыва. Предыдущий рекордсмен, GRB090423, пойманный тем же Swift’ом в прошлом году, всплеснул в почти вдвое старшей Вселенной – от начала времен его отделяли 630 миллионов лет.
350 миллионов лет – очень небольшой возраст: в это время Вселенная была в 13 раз меньше, а, значит, в 2 тысячи раз плотнее, чем в наши дни! Водород и гелий, сваренные в первые три минуты после Большого взрыва, еще только стекались в растущие потенциальные ямы самых первых, карликовых галактик, а кроме водорода и гелия вокруг ничего не было. И все это было погружено в тепловую баню вездесущего реликтового излучения, температура которого была почти 40 градусов по Кельвину, а плотность – в 25 тысяч раз выше, чем сейчас.
Впрочем, вслух астрономы пока не заявляют о новом рекорде. Массивные звезды – а только они по современным представлениям способны порождать гамма-всплески и превращаться в черные дыры – живут всего несколько миллионов лет, совсем чуть-чуть по сравнению с оценкой возраста Вселенной на момент взрыва. Но вот как они могли родиться в ту эпоху – в тепле, без тяжелых элементов, в галактиках небольшой плотности – большой вопрос. Именно поэтому ученые, с положенным им консерватизмом, пока говорят о «кандидате в гамма-всплески на z~11–13,5».
Косвенные улики
Впрочем, прямых доказательств рекордной дальности – например, спектра, в котором были бы видны линии, сдвинутые с измеренных в лаборатории позиций в 12−14 раз – у ученых действительно нет. Зато, как на суде против Дмитрия Карамазова, полно косвенных свидетельств.
Во-первых, уже отмеченная неспособность большинства инструментов увидеть сам гамма-всплеск (вернее, его оптическое послесвечение) даже в первые часы после вспышки. Во-вторых – подозрительно небольшое поглощение света в рентгеновском диапазоне, характерное как раз для гамма-всплесков, вспыхивающих в ранней Вселенной, когда вокруг еще было мало того вещества, которое могло бы рассеять рентгеновские лучи. В-третьих – полное отсутствие хоть каких-то следов материнской галактики гамма-всплеска на очень глубоких изображениях, полученных наземными телескопами. Многие инструменты, участвовавшие в поисках, легко нашли бы типичные галактики даже на расстояниях в 12−12,5 миллиардов световых лет от Земли, однако ничего не видят.
Ну и, наконец, «математическое» доказательство – впрочем, столь же доказательное, как и письмо Мити Грушеньке. Восьмиметровому телескопу Gemini North на Гавайских островах, пусть и через 2,5 часа после вспышки, но все-таки удалось навестись на место взрыва и засечь здесь быстро гаснущий объект. Однако увидеть его получилось лишь в инфракрасном диапазоне. И его блеск в фильтре K, на длине волны в 2,2 микрона, был почти в 4 раза выше, чем в фильтре H, на длине волны в 1,65 мкм.
Самое простое объяснение такому скачку – поглощение более коротковолнового излучения резонансной линией водорода, Lyα (читается «лайман-альфа»). Только вот в лабораторной системе отсчета эта линия находится на длине волны в 0,1216 нм. Если на границу между фильтрами H и K эту линию перетащило расширение Вселенной, то в момент ее испускания наш мир должен был быть в 12−14,5 раз меньше, чем сейчас (опять же, при консервативном анализе). Отсюда и проистекает оценка красного смещения z~11–13,5.
Дело вкуса
Впрочем, против этого «доказательства» можно найти возражения. Альтернативная модель предполагает, что свет в фильтре H поглотила пыль, расположенная на красном смещении z~4. В этом случае и GRB100205A может находиться «всего» в 12 миллиардах световых лет от Земли – далеко, конечно, но на рекорд не тянет.
Правда, поглощение в этом случае должно быть очень значительным, примерно в 15−20 раз, и где взять столько пыли через 1,7 миллиарда лет после Большого взрыва — тоже не очень понятно. Кроме того, отсутствие на снимках какой-либо галактики, в которой могла обитать необходимая пыль, и сравнительно слабое поглощение света в рентгеновском диапазоне тоже плохо вяжутся с этим объяснением. Но тут уж надо выбирать из двух необычных гипотез ту, что наименее неправдоподобна – много пыли через 1,7 миллиарда лет или рождение черной дыры через 350 миллионов лет от сотворения мира. Пока новых данных нет, такой выбор – по сути, дело личного вкуса теоретиков.
И самое обидное, что нужные данные могут появиться еще очень нескоро. С момента гамма-всплеска прошло уже три недели, так что заметное оптическое послесвечение от него давно погасло. И теперь надо очень-очень долго копить свет, чтобы увидеть запыленную галактику на z~4. Либо еще дольше ждать, пока появится инструмент, способный разглядеть материнскую галактику GRB100205A на z больше 10. А то и сам остаток этого взрыва – доживем ведь когда-нибудь и до таких телескопов.
Источник: infox
|
