Присутствие необычно энергичных гамма-лучей, наблюдаемых в некоторых послесвечениях интенсивных гамма-всплесков (GRB), можно объяснить с помощью новой математической модели, разработанной исследователями RIKEN. Это открытие может помочь пролить свет на происхождение GRB.
GRB - это впечатляющее извержение энергии, возникающее в результате бурных событий, таких как взрывная смерть массивной звезды или столкновение двух нейтронных звезд. GRB также выбрасывает струю материи и энергии в материал, окружающий звезду, сотрясая частицы, такие как протоны и электроны, и заставляя их испускать излучение. Испущенные фотоны, от радиоволн до гамма-лучей, могут быть обнаружены с Земли в виде послесвечения GRB.
Подавляющее большинство наблюдений GRB можно объяснить с помощью существующих теорий, что не должно удивлять: они не были бы существующими теориями, если бы не соответствовали реальности. Но послесвечения двух недавних GRB дали гамма-излучение с необычайно высокой энергией, что ставит под сомнение эти теории. "Сюрпризом этих двух всплесков стало то, что мы никогда раньше не обнаруживали фотонов такой энергии", - говорит Дональд Уоррен из Междисциплинарной программы теоретических и математических наук RIKEN (iTHEMS).
Чтобы объяснить необычное гамма-излучение, исследователи сравнили две теоретические модели послесвечения. Первая была основана на традиционной теории, предполагающей, что распределение энергии между электронами ударной волны следует довольно простой кривой, известной как закон мощности. В этом сценарии большинство электронов имеют относительно небольшую энергию, и лишь некоторые обладают самыми высокими энергиями. Однако важно сохранять чувство перспективы. "Даже низкоэнергетические электроны здесь были бы королями энергетической кучи в Солнечной системе", - комментирует Уоррен.
Вторая модель добавила в смесь так называемые тепловые электроны. Они имеют другое распределение энергии, которое напоминает то, как молекулы в горячем газе распределяют свою энергию.
"Поскольку две модели предсказывают разное количество электронов при определенных энергиях, они предсказывают разное излучение фотонов", - говорит Уоррен.
Во второй модели больше электронов при нужной энергии, чтобы генерировать высокоэнергетическое гамма-излучение, наблюдаемое в послесвечении двух высокоэнергетических GRB. "Самый важный вывод в статье заключается в том, что тепловые электроны значительно увеличивают эмиссию, которую вы получаете при самых высоких энергиях фотонов", - говорит Уоррен.
Это означает, что вторая модель потенциально предлагает лучшее описание послесвечения этих GRB. "Следующим шагом будет использование этой новой модели для оценки параметров нескольких GRB, чтобы убедиться, что она соответствует наблюдениям, по крайней мере, так же хорошо, как и текущая модель", - говорит Уоррен. В конечном итоге это может помочь астрономам уточнить свои теории о том, как происходят сами GRB".
Исследование было опубликовано в журнале The Astrophysical Journal.
По информации https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cgi?page=news&news=20220405160304
