Нещодавно супутник NASA зафіксував потужний спалах гамма-випромінювання. Незабаром кілька наземних телескопів також звернули свої “погляди” на потрібну ділянку неба. Розрахунки показали, що ця подія сталася лише за 630 мільйонів років після Великого вибуху. Тоді вік Всесвіту становив лише 5% від нинішнього. Це найдавніша із зафіксованих вченими подій, що одразу отримала офіційне підтвердження декількох інституцій.
Вибуху дали кодову назву GRB 090423, що означає спалах космічного гамма-випромінювання (gamma-ray burst – GRB).
Пізніше з’ясувалося, що загиблій зірці було близько одного мільйона років і була приблизно в 30 разів більша за Сонце.
Першим зареєстрував 10-секундний спалах середньої яскравості орбітальний супутник Swift. Він швидко розгорнув свої ультрафіолетові , оптичні та рентгенівські телескопи в її бік. В результаті йому вдалося відзняти рентгенівське післясвічення (при цьому в оптичному діапазоні було пусто).
Зазвичай такі спалахи першими фіксують саме космічні телескопи. За коротким та яскравим високоенергійним викидом слідує післясвічення в оптичному та інфрачервоному діапазоні. Воно швидко згасає, тому для якісного аналізу його необхідно “спіймати” протягом наступних кількох годин.
“Спалах швидше за все є свідченням смерті масивної зірки та, можливо, народження чорної діри. Цей спалах розповів про одну з перших таких подій у Всесвіті”, – говорить Дерек Фокс (Derek Fox) із університету Пенсильванії.
Космічні спалахи гама-випромінювання – це найяскравіші вибухи у Всесвіті. Більшість із них трапляються, коли у зірки закінчуються запаси палива в ядрі. Поступово ядро стискається та утворюється або нейтрона зірка, або чорна діра (в залежності від маси об’єкта).
Під час цього процесу гази з поверхні зірки “вистрілюють” у навколишній простір (чому це відбувається, астрономи поки пояснити не можуть). В результаті гази, що оточують зірку, різко нагріваються та випромінюють хвилі майже у всьому діапазоні довжин.
Післясвічення дає багато інформації як про саму зірку, так і про її оточення.
Те, що в даному випадку телескоп не виявив видимого світла, одразу наштовхнуло вчених на думку про те, що вибух стався дуже далеко. Адже при проходженні певної відстані у Всесвіті довжина хвилі світла зміщується в бік інфрачервоної ділянки, відповідно, роблячи видимим ультрафіолетове випромінювання.
Проте у часи раннього Всесвіту ультрафіолет поглинався воднем (оскільки його тоді було значно більше).
“Якби ми тоді могли подивитись на велечезну відстань, то не побачили б видимого світла”, – пояснює один із дослідників Едо Бергер (Edo Berger) із Гарварда.
Ймовірно, з цієї причини вчені й не вловили видиму складову.
За три години після спалаху Найал Тенвер (Nial Tanvir) з колегами з університету Лестера (University of Leicester) повідомили, що зафіксували інфрачервоне післясвічення за допомогою британського телескопа UKIRT (United Kingdom Infrared Telescope), розташованого на Гавайских островах.
В той же час команда Фокса наробила інфрачервоних знімків післясвічення за допомогою телескопа Gemini North.
Ця група вчених швидко зрозуміла, що приходить довгохвильове світло з відсутнім випромінюванням коротшим одного мікрометра. Це могло означати лише одне: об’єкт віддалений більш ніж на 13 мільярдів світлових років від Землі!
Дізнавшись про таку нестандартну знахідку, до GRB 090423 розвернулись телескопи всього світу.
Незабаром група астрофізиків, що працюють з Національним телескопом Галілео (Telescopio Nazionale Galileo), встановила, що величина червоного зміщення цього спалаху становить 8,2.
Трохи пізніше цю цифру підтвердили фахівці, які працюють у чилійській обсерваторії Very Large Telescope.
Даний показник означає, що смерть зірки сталася на відстані 13 мільярдів 35 мільйонів світлових років від нашої планети.
“Swift було створено спеціально для таких досліджень. Надзвичайна відстань, на якій стався спалах, перевищила всі наші очікування. Вона дозволила нам спостерігати подію з дуже далекого минулого”, – говорить в прес-релізі NASA астрофізик Нейл Герелс (Neil Gehrels).
Відзначимо, що раніше рекордсменом вважалася спалах, що стався у вересні 2008 року: його червоне зміщення склало 6,7, тобто він був ближчим до нас на 190 мільйонів світлових років.
Астрономи реєстрували й інші випадки, коли нібито фіксувалось червоне зміщення величиною 9 та навіть 10 одиниць. Однак жоден із тих випадків не було підтверджено.
Цей спалах належить ері реіонізаціі (reionization), яка тривала протягом першого мільярда років після Великого вибуху. Тоді Всесвіт був заповнений нейтральними атомами водню, які спалювала радіація перших зірок, галактик, а також аннаїлюючих частинок темної матерії.
“Завдяки таким подіям, як GRB 090423, астрономи отримують можливість вивчати раннє життя Всесвіту, зрозуміти, як він став таким, яким ми його спостерігаємо зараз”, – говорить Джошуа Блум (Joshua Bloom) із Берклі.
Якщо вчені зареєструють інші далекі (ранні) гамма-спалахи, вони зможуть за їхнім спектром визначити, як швидко Всесвіт став “прозорим” та як це відбувалось.
Однак, як показує досвід, на це не варто надто розраховувати, адже, лише 3 із 120 виявлених спалахів належать ранньому етапові розвитку Всесвіту (їх червоне зміщення перевищує позначку в 5 одиниць).
Частково це обумовлено невисокою частотою утворення зірок в ранній період розвитку Всесвіту (тому і колапсували вони рідше, ніж зараз). Крім того, астрономи лише нещодавно отримали дійсно потужне наземне обладнання, здатне реєструвати короткі та слабкі післясвічення далеких гамма-спалахів. Це також обмежує загальний результат.
Можливо, події на кшталт GRB 090423, підштовхнуть учених усього світу до створення ефективніших інструментів спостереження. Ну а потужніші телескопи майбутнього, виявляючи гамма-спалахи, зможуть досліджувати невидимі сьогодні далекі галактики. Одним із них, швидше за все, стане телескоп Джеймса Вебба (James Webb Space Telescope), який планують запустити в космос в 2013 році.