Астрофизики выяснили, почему только часть вспышек гиперновых приводит к гамма-всплескам. Резкий набор гамма-излучения случается, если звезда выбрасывает из себя поток вещества со скоростью, достигающей 100 тысяч километров в секунду — треть от скорости света, — что в разы больше, чем скорость потока вещества из гиперновой, взорвавшейся без гамма-всплеска.
Гиперновой называют вспышку в конце жизни звезды с массой более десяти масс Солнца. Они часто, но не всегда, сопровождаются гамма-всплесками. Эти всплески впервые обнаружили при помощи спутников, призванных следить за нарушениями договора о запрещении ядерного оружия. «Нарушители» довольно быстро обнаружились, но где-то в созвездии Большой Медведицы. Они выделяются экстремально большим выделением энергии — столько же излучает Солнце за миллионы лет. Это настолько много, что по меньшей мере в радиусе нескольких сотен световых лет гамма-всплеск способен уничтожить всю жизнь. Эффект будет примерно соответствовать начальному облучению от ядерной бомбардировки из расчета «одна бомба на квадратный километр». Исследование гамма-всплесков позволяет, таким образом, не просто узнать об устройстве Вселенной, но и оценить возможные риски.
Открытие международной группы ученых представлено на страницах Nature. Сделать его удалось благодаря наблюдениям за гамма-всплеском под кодовым обозначением 171205A. Он был зафиксирован 5 декабря 2017 года в спиральной галактике на расстоянии в пятьсот миллионов световых лет от Земли, и по меркам астрофизики это было очень близко: 171205A вошел в пятерку ближайших к нам гамма-всплесков — не слишком близко для катастрофических последствий, но достаточно близко для детального изучения.
Наблюдения за источником гамма-всплеска в разных участках электромагнитного спектра позволили понять, что это результат того, что гиперновая SN 2017iuk, впыхнув, выбросила часть вещества с очень высокой скоростью. Состав этого вещества отличался от выбросов в подобных событиях, где гамма-всплески зафиксированы не были.
Скорость, с которой раскаленная плазма покинула место вспышки, составила порядка 100 тысяч километров в секунду — треть от световой и втрое больше типичного для других гиперновых значения.
Именно быстрый поток вещества, по мнению астрофизиков, приводит к активному излучению в гамма-диапазоне. Если же такого выброса нет, внешние части гиперновой вокруг коллапсирующего в черную дыру ядра остаются непрозрачными для гамма-излучения и, соответственно, для наблюдателя все выглядит совсем иначе.
Поскольку сейчас регистрируется порядка одного гамма-всплеска в день (правда, большая часть происходит слишком далеко), наблюдения ученых вскоре могут быть дополнены, и, соответственно, картина происходящего при вспышках гиперновых прояснится окончательно.