03.07.2022
13:01

Обнаружение нового явления во Вселенной

Статья "Orphan optical flare as SOSS emission afterglow, localization in time (Локализация во времени: Всплеск сирота как SOSS -послесвечение.)" принята к печати в Журнале Королевского английского астрономического общества MNRAS. Первые 8 авторов из команды МАСТЕР МГУ.

Статья была послана 27 февраля 2022 и принята в печати в лучших астрофизических журналах.

В этой статье нам удалось обнаружить "сироту" на стадии роста! Телескоп-робот МАСТЕР, расположенный в Аргентине смог однаружить новый тип объектов - растущие сироты Вселенной.

Прощальный SOS и бедные сироты нашей Вселенной.

Эту работу мы посвятили нашему другу и
соавтору Виктору Геральдовичу Корнилову,
ушедшему в том самом мае когда
мы нашли всплеск-сироту.

Когда-то, в начале нулевых годов, наш телескоп-робот МАСТЕР I стоял в посёлке Востряково Домодедовского района. В сущности, это бывшая деревня в 2 километрах от Аэропорта где жил наш товарищ и соавтор Александр Крылов - ныне кандидат наук. Время это было серое, безденежное и самое неперспективное для эксперимента, тем более такого, который бы не уступал ведущим разработкам западных ученых. Но, к тому времени Саша Крылов построил здание любительской обсерватории. И на нашем жизненном пути появился сравнительно богатый бизнесмен - Сергей Михайлович Бодров. который и купил нам самую большую в мире камеру и финансировал создание первого настоящего робота-телескопа России. А мне удалось увлечь Виктора Геральдовича Корнилова[1] - моего однокурсника, товарища и настоящего экспериментатора нашей астрономии. Это было время, когда в России практически не было профессиональных цифровых камер - этих астрономических глаз 21-го века, а я обожаю такие задачи когда кажется что всё и все - против.
Часто стоя у окна, рассматривая безрадостный пейзаж разрухи 90-х годов, мы мечтали о том как бы сделать такое открытие, которое с руками вырвал у нас любой журнал мирового уровня. Я даже сформулировал важнейшие нерешённые человечеством наблюдательные задачи без которых невозможно построить правильную картину образования быстровращающихся чёрных дыр во Вселенной. Я был уверен, что гамма-всплески - самые мощные электромагнитные взрывы - явление возникающее в момент рождения быстровращающихся чёрных дыр на другом конце Вселенной. Две задачи лежали на поверхности: это открытие поляризации собственного (то есть синхронного с гамма) оптического излучения и вторая - это попытка увидеть образование чёрной дыры прямо сразу в видимом свете - без всякого гамма-излучения, телескопом любительского уровня. Конечно, это должен быть телескоп волшебный - он должен думать, знать и уметь читать звёздное небо.
Так осенью 2002 г. под Москвой началась эта история. Первую задачу мы решили через 14 лет с помощью канарского робота МАСТЕР II. Мир впервые увидел, что жерло самой мощной пушки во Вселенной образовано магнитным полем порождённым в процессе коллапса умирающей звезды-матери. А вот вторая задача оказалась технически намного сложнее и напоминала русскую сказку: поди туда - не знаю куда и принеси то - не знаю что. Ну, точнее - через 15 лет мы уже примерно знали что ищем. Мы сами расшифровали крик последней надежды звезды о помощи, которая навсегда покидает нашу Вселенную. Дело в том, что за прошедшие 20 лет Глобальная сеть МАСТЕР МГУ стала мировым лидером ранних и синхронных наблюдений гамма-всплесков и открыли особую формулу, которой описывается шифр послания. Этот световой всплеск-послание мы назвали SOS-излучением, которое подчиняется законам распространения релятивистского точечного взрыва. Вот его то мы и искали и нашли... в мае прошлого года. И мы не только соревновались с американским стомилонодолларовым телескопом-роботом (проект Цвикки, Калифорнийского технологического института), но даже умудрились снять первыми "сироту-казанскую" .
4 мая 2021 г. в 05 часов 34 минуты 48 секунд UTC проект ZTF обнаружил необычный оптический транзиент AT2021lfa/ZTF21aayokph с яркостью в красном фильтре r =18.6. При этом было установлено, что на снимках полученных на 2 дня раньше объекта нет (Yao et al. 2021a). Последующие наблюдения на других инструментах показали дальнейшее падение блеска, а на глубоком снимке на месте ОТ была найдена хозяйская галактика с красным смещением z = 1.063 (Yao et al.,2021b) и рентгеновский транзиент с типичным потоком для рентгеновских послесвечений гамма-всплесков (Ho et al., 2021).
Однако мы увидели объект на три часа раньше! Как показывает кривая блеска (Рис.1), яркость оптического транзиента на снимках МАСТЕР-OAFA неуклонно растет с первых изображений, оставаясь ниже значения ZTF на их первом кадре. Справедливость этого утверждения находится на уровне 7σ. Следовательно, мы заключаем, что пиковая яркость находилась между последним MASTER-кадром и первым ZTF-кадром.

 



Рисунок 2. Фото и кривая блеска объекта AT2021lfa/ZTF21aayokph. Красные точки - наблюдения МАСТЕР-OAFA (Аргентина). Зелёная - точка открытие ZTF.

 

Такая немонотонная гладкая форма кривой блеска указывает на то, что AT2021lfa является примером гамма-всплесков с плавным оптическим автомодельным излучением (здесь SOS-подобные гамма-всплески), впервые идентифицированных командой МАСТЕР в 2017 г. SOS послесвечения гамма-всплесков описываются универсальной моделью, которая позволяет по форме кривой блеска определить как время всплеска, так и время пика. Модель может свидетельствовать о синхротронной природе излучения, создаваемого ультрарелятивистской ударной волной в сжатом межзвездном газе или в звездном ветре звезды-предка. Затухающий участок кривой блеска определяется временем остывания релятивистских электронов и степенным падением плотности среды. Такое излучение SOS практически не связано с собственным оптическим излучением, которое возникает скорее всего в обратной ударной волне внутри струи и как правило видна одновременно с гамма-излучением.

Связь с гамма-всплесками становится еще более очевидной при использовании рентгеновских данных обсерватории им. Нейла Гехреля "Свифт". Поток в потоке 0,3-10 кэВ составил 2,3▪10^-13 эрг/см2/с через 1 день после обнаружения ZTF, что соответствует светимости 1,9▪10⁴⁵ эрг/с при z=1,0632. Используя эту оценку, мы можем рассчитать плотность потока мгновенного гамма-излучения транзиента, если бы это был гамма-всплеск. Предполагая, что наблюдения Swift-XRT проводились примерно через сутки после вспышки, получаем следующее значение Eγ,iso > 10⁵¹ эрг. Сравнение рентгеновского спектра AT2021lfa согласуется с ожидаемыми значениями согласно стандартной теории послесвечения. Таким образом, можно предположить, что наблюдаемый рентгеновский транзиент напоминает гамма-всплеск на поздних стадиях послесвечения.

Чтобы исключить возможность того, что этот транзиент является типичным длинным гамма-всплеском, который по каким-то причинам не был автоматически обнаружен гамма-телескопами, был проведен поиск в каталоге всплесков Fermi/GBM, списке подпороговых триггеров, архиве Swift GRB и архиве GCN. Вблизи местонахождения AT2021lfa гамма-всплесков в течение найденного периода времени обнаружено не было.

Однако ни одна из космических обсерваторий - не обнаружила гамма-всплеск в районе найденного нами момента начала взрыва. С точки зрения наблюдений это явление и есть Сирота.

Таким образом экспериментально и теоретически мы показали, что оптический транзиент AT2021lfa представляет собой сиротский всплеск с рентгеновским послесвечением, подобным гамма-всплескам, без наличия самого гамма-всплеска. Это явление можно объяснить в рамках так называемой модели грязного огненного шара с низким фактором Лоренца и недоразвитой струей. Более того, с помощью модели SOS-излучения удалось найти момент взрыва. Подчеркнем, что впервые обнаруженный в данном исследовании плавный немонотонный характер оптического SOS излучения гамма-всплесков, демонстрирует автомодельный характер взрыва и перехода релятивистской ударной волны к затуханию. Это плавное поведение может быть искажено в других случаях неоднородностями во времени пролонгированного процесса генерации джета.

Эту работу мы посвятили нашему коллеге, товарищу и принципиальному соавтору сети МАСТЕР Виктору Геральдовичу Корнилову, который скончался 1 мая 2021 года.

 

 



 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Другие новости по теме:

Прощальный SOS коллапсирующей звезды: Ну если не помочь, то хотя бы понять!

Открытие поляризации собственного оптического излучения гамма-всплесков Глобальной сетью МАСТЕР

 




---

[1] Виктор Геральдович Корнилов - скончался в том самый май, когда нам удалось получить самый ранний снимок "сироты".



Обозрение "Физические явления на небесах" профессора В.М.Липунова.