Грани.Ру: Комментарии | Просвеченная Вселенная

Также: Наука, Общество | Персоны: Максим Борисов

Просвеченная Вселенная

Максим Борисов, 04.03.2009

Гамма-всплеск. Изображение NASA/D.Berry с сайта www.nasaimages.org

Англо-американская группа астрономов с помощью инструмента, улавливающего ультрафиолетовое излучение и установленного на борту спутника Swift, сумела получить новую информацию о самых ранних стадиях развития гамма-всплесков - то есть о наиболее впечатляющих звездных космических катастрофах.

← Полный текст

Гамма-излучение-это есть электромагнитное излучение астрономических объектов с длиной волны до 0.1 Ангстрем., называемые также фотонами. Как и другие виды излучений – от радио-диапазона до ультрафиолетового, его можно описать либо на “волновом” языке, используя для этого понятие длины волны или частоты, либо использовать энергетические единицы. Если обратиться ко всему волновому (или энергетическому) диапазону электромагнитного излучения ,то можно видеть, что гамма-излучение находится на самом правом его краю: вслед за радио-, инфракрасным и ультрафиолетовым. Самая низкоэнергичная часть гамма-диапазона (менее ~100 кэВ) носит название рентгеновского. . Г.И. было обнаружено в 60-х годах методами внеатмосферной астрономии. Источники Г.И. имеют различную природу, но во всех случаях гамма-излучение рождается при взаимодействии высокоэнергичных частиц (ядер атомов, электронов), и поэтому Г.И.К. связаны с мощными процессами выделения энергии. Самые близкие к нам источники Г.И. - это области солнечных вспышек. Ряд источников Г.И. отождествлен с нейтронными звездами, оставшимися после вспышек сверхновых звезд (например, нейтронная звезда (пульсар) в центре Крабовидной туманности, а также очень горячими аккреционными дисками в тесных двойных системах звезд. Зарегистрировано также Г.И. от некоторых активных ядер галактик и квазаров. Наиболее интригующей характеристикой гамма всплесков яв-ся отсутствие их отождествления с известными астрономическими объектами .Наиболее распространённый метод определения направления основан на зависимости временной задержки регистрации гамма всплеска между детекторами .При с=0, время задержки регистрации у- всплесков будет равно дельта t=l cos teta. Где тета это угол между линией соединяющей оба детектора и направлением на источник. При регистрации всплеска тремя и более детекторами область локализации сокращается до точки. Гамма-излучение, приходящее к нам из Космоса, разделяется на два различных класса. Первый класс гамма-излучения – диффузный, более или менее равномерно заполняющий нашу Галактику. Второй – дискретный – так называемые, гамма-всплески, к-рые рождаются в локальных астрофизических объектах не вполне пока ясной природы. Основные физические механизмы генерации космического гамма-излучения. В области малых энергий (менее 1 МэВ) наблюдается мягкое гамма-излучение, возникающее при взаимодействии космических протонов с ядрами. Возбуждённые ядра переходят в основное состояние, с излучением гамма-квантов (механизм 1). В этой же области энергий происходит генерация дискретной линии 511 кэВ в результате аннигиляции электронов и позитронов (2). Движение электронов в магнитных полях сопровождается синхротронным излучением гамма-квантов при более высоких энергиях (3). Рассеяние электронов на фотонах малой энергии (например, на реликтовом излучении) приводит к так называемому обратному комптоновскому рассеянию гамма-квантов (4). В области МэВ-ных энергий преобладает эффект генерации гамма-излучения при распаде нейтральных пионов, возникающих при столкновениях протонов космических лучей (5). И есть ещё один механизм ,это появление гамма излучения в результате взаимодействия космических лучей с веществом среды, через к-рую они проходят .Это может быть атмосфера.В составе ШАЛ есть гамма кванты.Это гамма-излучение – продукт распада п(0) мезонов., образовавшихся в результате взаимодействия космических лучей с атмосферными ядрами. Оно составляет лишь небольшую долю тех ливневых частиц в атмосфере, к-роегенерируются первичными космическими лучами. Но и среди , среди самих первичных частиц есть и гамма-кванты, рожденные во Вселенной. Это излучение было открыто в начале 60-х годов на спутниках. Его невозможно зарегистрировать наземными методами: практически всё оно поглощается (за исключением самой высокоэнергичной части) в атмосфере.Можно предположить, что скорость генерации или поток п(0) мезонов в межзвёздной среде будет таким же, как и поток космических лучей, если все космические лучи сумеют провзаимодействовать с ядрами среды. В ядерной физике обычно говорят о длине свободного пробега частицы до взаимодействия: т.е. длина свободного пробега, определяемая толщей вещества и типом частицы, должна быть достаточной для осуществления взаимодействия. Расчёты показывают, что в реальности не все космические лучи, заполняющие Галактику, могут провзаимодействовать с веществом, заполняющим межзвёздное пространство. Достаточно хорошо известна характеристика процессов не только о самих космических лучах, порождающих гамма-излучение, но и о среде их распространения – межзвёздной и межгалактической. В этом случае информация о распределении потоков гамма-квантов позволяет ,как бы “увидеть” сами потоки космических лучей, их порождающих. Вообщем , довольно важную роль играют КЛв формировании космического гамма-излучения. Следует ожидать появления наиболее мощных потоков гамма-излучения в тех областях Вселенной, где взрываются сверхновые. Там разлетающиеся ударные волны сверхновых должны генерировать огромное количество “свежих” космических лучей, к-рые и создают гигантские облака гамма-излучения в окрестности.Действительно, ряд источников космического гамма-излучения ассоциируется с локальными астрофизическими объектами, такими как нейтронные звезды. Здесь хорошо изученный объект – пульсар в созвездии Краба. Этот источник излучает гамма-кванты вплоть до энергий ~ 200 ТэВ. Или пульсар Вела, находящийся на расстоянии 500 парсек – он мощный генератор электромагнитного излучения в диапазоне от радиоволн до энергий гамма-квантов. Одной из загадок астрофизики является гамма-излучающий объект в созвездии Близнецов. Ешё это , раньше считалось первичные ЧД , а тперь предполагают, что тёмная материя.Гамма-кванты энергичнее фотонов видимого света в десятки миллионов раз. Энергетический спектр гамма-излучения чрезвычайно широк – от 10(5)-10(6) эВ (мягкое гамма-излучение) до гамма-излучения ультравысоких энергий (10(14)-10(17 )эВ). Форма спектра достаточно гладкая, но при хорошем разрешении приборов в нём можно различить отдельные спектральные линии. Например, аннигиляционную линию 511 кэВ, возникающую в результате взаимодействия электронов и позитронов. Сейчас хорошо изучено гамма-излучение некоторых источников вплоть до ТэВ-ной области энергий. Ну и при таких энергиях необходимо применять наземные установки, где регистрируют гамма-кванты по их черенковскому свечению в атмосфере.

(ответить)

pointofnoreturn, 04.03.2009 08:03 (#)

http://www.pereplet.ru/nauka/Soros/pdf/9606_083.pdf http://arxiv.org/PS_cache/arxiv/pdf/0901/0901.2187v1.pdf http://window.edu.ru/window_catalog/files/r21203/0109_096.pdf http://ufn.ru/ufn79/ufn79_6/Russian/r796d.pdf http://www.derring.com/swiftpdf/download.htm

(ответить)

pointofnoreturn, 04.03.2009 11:03 (#)

"При с= 1 ( потому , что c- есть постоянная величина , скорость распространения электромагнитной волы, ск-ть света), время задержки регистрации у- всплесков будет равно дельта t=l cos teta."

(ответить)

kazzak, 05.03.2009 01:43 (#)

Сомнения вызывает точность вычислений

Уважаемый pointofnoreturn, база между датчиками - абсолютно малая величина по сранению с расстоянием до источника узлучения. Кроме этого, предполагается, что у-излучение распространяется по прямой. А если на пути луча находятся эм и гравит. линзы? И при этом, например, линзы по разному скорректируют лучи на датчики?...Т.е. вызывает сомнение с помощью метода триангуляций (?) оценить такое огромное расстояние. Или привлекаются какие-то доп. данные?

(ответить)

kazzak, 05.03.2009 02:00 (#)

Ошибки, конечно, можно уменьшить

Если использовать больше 2-х датчиков, а лучше фазированную антенную решетку. Но и в этом случае расстояния между элементами (ячейками)ФАР - а.м.в по отношению к измеряемым расстояниям

(ответить)

pointofnoreturn, 05.03.2009 11:03 (#)

Вообще то , господин Каазак , хоть это наиболее распространённый метод определения направления всплесков( то , что основанно на изучении зависимости временной задержки), там привлекаются дополнительные данные . Вернее учитываются такие характеристики как: 1) Изотропия углового распределения источников у- всплесков .Это есть фундаментальный для интерпретации всплеска факт и это было установленно на всех приборах , включая ВАТSE. 2) Длительность всплесков ,это приблизительно заключено в интервале 10(-2)-10(3)С. Вообщем при грубых отценках пусть будет около 10 с.... 3) Частота регистации( это приблизительно 1 всплеск за сутки. ( детектор ВАТSE) 4) Максимальный поток энергии всплесков у Земли, а также минимальный зарегестрированный зависит от чувствител ьности датчиков. 5) Много сложней вопрос о энергетическом спектре всплеска.Это из-за конечной разрешающей способности прибора и большого разброса спектров индивидуального всплеска, раньше до не давнего времени это считалось почти невозможным , а сейчас тоже очень сложно. По данным ВАТSE его приблизительно можно было аппроксимировать двумя специальными функциями с перегибом при энергиях0,1-1 МэВ. 6) На временной шкале всплесков наблюдается тонкая структура - микровсплески 7) отсутсвие радио и оптических вссплесков , совпадающих по времени и координатам с у- всплесками. 8) И особенно важно остановится на зависимости числа всплесков от потока. Для источника стандартной светимости L, регистрируемый поток излучения непосредственно связан с расстоянием до источника: F=L/4пR(2), а если источник расположен в наблюдаемой области однородно с концентрацией n, то число всплесков с потоком >F из области срадиусом R будет равно N(>F)= (4п/3)n R(3)= (1/6) п (1/2) n ( L/F)(3/2). Ну и поэтому если зависимость N(>F) соответствует закону " три вторых", то это указывает на однородность пространства распределения , а если отклоняется плотность источника неравномерна. Впрочем , чтоб было проще ( и при этом корректно )то акцентироваться надо теперь , вовсе не на этом законе , есть ещё один способ и он намного более надёжный ,поэтому в наше время применяется именно он, короче для более надёжной проверки факта неоднородности был предложен тест , основанный на проверке среднего значения параметров: V/Vmax. Объём Vmax соответсвует полной наблюдаемой области для данного прибора в данной фоновой обстановке и зависит от граничного значения F thr обнаружения вплеска, а объём V соответствует отценке расстояния до источника всплеска с измеренным потоком F. Отношение объёмов : V/Vmax=( Fthr/F)(3/2) и там нет зависимости от собственного светимости источника . Величина V/Vmax вычисляется для каждого всплеска. Распределение . Распределения гамма вплесков по V/Vmax характеризует пространственное распределение их источников.Например , для стандартных свечей с их однородной плотностью оно будет соответствовать плоскому распределению со значением от 0 до1. Среднее значение для однородного ансамбля может быть равно 0,5. Вообщем эта восьмая особенность всплесков очень важна

(ответить)

kazzak, 05.03.2009 12:32 (#)

Благодарю за ответ

Почему я поднял вопрос об ошибке и изотропности. Для меня самым убедительным фактом отсутствия ошибки и изотропности распр. сигнала было бы равенство энергетики всех у-сигналов на всех датчиках. Согласитесь, что в пределах любого диапазона, включая у, возможны флуктуации. Наличие таких флуктуаций говорит о существовании линий задержек (с разным дельта t и вел. ослаб сигнала). Из пункта 5 я понял, что "не до жиру- быть бы живу". То есть энергия сигналов измерялась, а вот вытянуть флуктуацию нет инструментальной возможности?

(ответить)

pointofnoreturn, 05.03.2009 21:18 (#)

to kazzak

Ответ на Ваш вопрос, господин kazzak , на этот раз он будет очень коротким , насколько я знаю, пока нет , по крайней мере до относительно недавнего времени это считалось проблемным.

(ответить)

pointofnoreturn, 05.03.2009 22:03 (#)

А , вообще-то, знаете ,что лучше я дам Вам ссылки

http://www.pereplet.ru/nauka/Soros/pdf/9606_083.pdf http://koloboks.nm.ru/home_vit/avtoref.doc Рекомендую почитать это, также и всем , кому будет интересно . Мне с Вами было очень интересно , господин Каззак

(ответить)

kazzak, 06.03.2009 01:42 (#)

Благодарю за ссылки

Вторая - это частный случай. За счет излучения пер. характера. вопрос закрывается построением кор. функций. А вот 1-я просто великолепна. Действительно, энергетика и кривизна пространства-времени неск. млрд лет существенно отличается от сегодгяшних значений. И если сегодня можно говорить об однородности и изотропности, то на ранних стадиях ...вакуум похож на анизотропный кристалл.. - это повышает правомочность утверждения, что у-излучение сразу после зарождения распространялось фактически в линзах

(ответить)

supernova_123, 05.03.2009 16:41 (#)

длинные гамма-всплески

ГўГ Г°ГЁГ ГГІГ» ГЄГ®Г«Г«Г ГЇГ±Г (Г¤Г«Гї Г¤Г«ГЁГГГ»Гµ GRB): ГІГҐГ±ГГ Гї Г¤ГўГ®Г©ГГ Гїв†’Г®Г¤ГЁГ ГЁГ§ ГЄГ®Г¬ГЇГ®ГГҐГГІГ®Гў Г±ГІГ Г« ГЈГЁГЈГ ГГІГ®Г¬в†’ГЁГ¤ГҐГІ ГЇГҐГ°ГҐГЇГ®Г«ГГҐГГЁГҐ ГЇГ®Г«Г®Г±ГІГЁ ГђГ®ГёГ ГЁ Г ГЄГЄГ°ГҐГ¶ГЁГї ГГ Г±Г®Г±ГҐГ¤Г в†’ГІГҐГ¬ГЇ Г ГЄГЄГ°ГҐГ¶ГЁГЁ Г±Г«ГЁГёГЄГ®Г¬ ГЎГ®Г«ГјГёГ®Г© (Г§ГўГҐГ§Г¤Г ГГҐ ГіГ±ГЇГҐГўГ ГҐГІ В“ГЇГҐГ°ГҐГўГ Г°ГЁГІГјВ”)в†’ГґГ Г§Г Г± Г®ГЎГ№ГҐГ© Г®ГЎГ®Г«Г®Г·ГЄГ®Г© (ГўГ®ГЄГ°ГіГЈ Г®ГЎГ®ГЁГµ Г§ГўГҐГ§Г¤)в†’ГЁГ¤ГҐГІ Г±Г«ГЁГїГГЁГҐ ГЌГҐ ГїГ¤Г°Г Г± ГЌГҐ ГїГ¤Г°Г®Г¬ (ГЇГ°ГЁ ГЅГІГ®Г¬ ГЌГҐ-ГїГ¤Г°Г® Г¤Г®Г«Г¦ГГ® ГЁГ¬ГҐГІГј Г¬Г Г±Г±Гі, Г¤Г®Г±ГІГ ГІГ®Г·ГГіГѕ Г¤Г«Гї Г®ГЎГ°Г Г§Г®ГўГ ГГЁГї Г—Г„, ГІ.ГҐ. ~3ГЊГ®). Г„Г°ГіГЈГ®Г© ГўГ Г°ГЁГ ГГІ: ГЁГ§Г®Г«ГЁГ°Г®ГўГ ГГГ Гї Г¬Г Г±Г±ГЁГўГГ Гї Г§ГўГҐГ§Г¤Г Г± ГўГ»Г±Г®ГЄГ®Г© Г¬ГҐГІГ Г«Г«ГЁГ·ГГ®Г±ГІГјГѕ ГІГҐГ°ГїГҐГІ ГўГ®Г¤Г®Г°Г®Г¤ГГіГѕ Г®ГЎГ®Г«Г®Г·ГЄГі (Г§Г Г±Г·ГҐГІ Г§ГўГҐГ§Г¤ГГ®ГЈГ® ГўГҐГІГ°Г ) ГЁ ГЇГ°ГЁ ГЎГ®Г«ГјГёГ®Г© Г®Г±ГІГ ГѕГ№ГҐГ©Г±Гї Г¬Г Г±Г±ГҐ ГЁГ¤ГҐГІ ГўГ§Г°Г»Гў Г±ГўГҐГ°ГµГГ®ГўГ®Г© ГЁ ГґГ®Г°Г¬ГЁГ°Г®ГўГ ГГЁГҐ Г—Г„. ГЏГ°ГЁ Г¤Г«ГЁГГГ»Гµ GRB Г§ГўГҐГ§Г¤ ГЇГ®Г°Г®Г¦Г¤Г ГҐГІ Г—Г„ Г¬ГҐГГјГёГҐГ© Г¬Г Г±Г±Г», Г·ГҐГ¬ ГЇГ°ГЁ Г®ГЎГ»Г·ГГ®Г© Г±ГўГҐГ°ГµГГ®ГўГ®Г©. Г…Г±Г«ГЁ Гў Г¤Г«ГЁГГГ®Г¬ GRB ГГ ГЎГ«ГѕГ¤Г ГҐГІГ±Гї ГїГўГ«ГҐГГЁГҐ Г±ГўГҐГ°ГµГГ®ГўГ®Г©, ГІГ® Гў ГҐГҐ Г±ГЇГҐГЄГІГ°ГҐ ГГҐГІ Г«ГЁГГЁГ© ГўГ®Г¤Г®Г°Г®Г¤Г ; ГЇГ°ГЁГ·ГЁГГ В– Г«ГЁГЎГ® Г±ГЁГ«ГјГГ»Г© ГўГҐГІГҐГ° Г¤Г® ГўГ§Г°Г»ГўГ ГіГ¤Г Г«ГЁГ« ГЎГ®ГЈГ ГІГіГѕ ГЌ ГўГГҐГёГГѕГѕ Г®ГЎГ®Г«Г®Г·ГЄГі, Г«ГЁГЎГ® Гў Г¤ГўГ®Г©ГГ®Г© Г±ГЁГ±ГІГҐГ¬ГҐ ГЌ Г¬Г®ГЈ ГЎГ»Г« ГЎГ»ГІГј ГіГ¤Г Г«ГҐГ ГГ ГґГ Г§ГҐ Г®ГЎГ№ГҐГ© Г®ГЎГ®Г«Г®Г·ГЄГЁ. ГЊГ®Г¤ГҐГ«Гј ГґГ Г©ГҐГ°ГЎГ®Г«Г В– (Г¤Г«Гї Г¤Г«ГЁГГГ®ГЈГ® GRB) В– Г°ГҐГ«ГїГІГЁГўГЁГ±ГІГ±ГЄГ Гї ГўГ±ГЇГ»ГёГЄГ В– Г®ГЎГєГїГ±ГГїГҐГІ 10^54ГЅГ°ГЈ Г§Г <1000Г±ГҐГЄ ГЁ Г± ГЄГ®Г°Г®ГІГЄГ®Г© ГёГЄГ Г«Г®Г© ГЇГҐГ°ГҐГ¬ГҐГГГ®Г±ГІГЁ В– Г¬ГҐГГҐГҐ 1Г±ГҐГЄ. Г‘ГіГІГј Г¬Г®Г¤ГҐГ«ГЁ ГґГ Г©ГҐГ°ГЎГ®Г«Г В– ГґГ®Г°Г¬ГЁГ°ГіГҐГІГ±Гї Г°Г Г¤ГЁГ Г¶ГЁГ®ГГГ®-Г¤Г®Г¬ГЁГГЁГ°ГіГҐГ¬Г»Г© В“ГёГ Г°В” ГЁ Г®Г Г°Г Г±ГёГЁГ°ГїГҐГІГ±Гї, ГЅГГҐГ°ГЈГЁГї ГІГ°Г ГГ±ГґГ®Г°Г¬ГЁГ°ГіГҐГІГ±Гї Гў ГґГ®ГІГ®Г±ГґГҐГ°ГГіГѕ ГЅГ¬ГЁГ±Г±ГЁГѕ ГЁ ГЄГЁГ.ГЅГГҐГ°ГЈГЁГѕ Г Г¤Г°Г®ГГГ®Г© Г®ГЎГ®Г«Г®Г·ГЄГЁ.

(ответить)

Анонимные комментарии не принимаются.

Войти | Зарегистрироваться | Войти через: