Источник фото: © NASA / Goddard Space Flight Center
Теоретические ядерные модели активно используются для объяснения различных космических явлений. В этой области астрофизики НИЦ «Курчатовский институт» предложили ряд подходов, получивших высокую оценку в мире. Так, разработанная учеными модель «обдирания», открыла новые возможности для изучения гамма-всплесков, происходящих в удаленных областях нашей Вселенной.
Столкновения звезд
Космические гамма-всплески - это вспышки излучения длительностью от долей секунды до минут или даже часов. Энергия таких вспышек может достигать нескольких МэВ. Короткие гамма-всплески, длящиеся не более секунды, образуются при слиянии нейтронных звёзд или, возможно, нейтронной звезды и черной дыры.
«Обычно для описания этого процесса используется модель «слияния» (merging), в рамках которой две нейтронные звёзды, сближаясь, образуют одну сверхмассивную нейтронную звезду или черную дыру. При этом формируется узкий направленный поток плазмы (джет), который движется со скоростью, сопоставимой со скоростью света», - пояснил начальник лаборатории физики плазмы и астрофизики НИЦ «Курчатовский институт» - ИТЭФ А. В. Юдин.
Выживает сильнейший
Однако существует и альтернатива этому механизму, предложенная С.И. Блинниковым (НИЦ «Курчатовский институт» - ИТЭФ) с коллегами более 30 лет назад, а именно модель «обдирания» (stripping). В ней одна из нейтронных звёзд, более массивная, «обдирает» и поглощает вещество со своего менее массивного компаньона: сильный пожирает слабого. Последний, дойдя до нижнего предела масс, взрывается, производя гамма-всплеск. Применимость той или иной модели определяется массами звезд: если они достаточно велики и примерно равны друг другу, то реализуется сценарий «слияния». Но если система изначально сильно асимметрична – действует механизм «обдирания». Именно он позволил объяснить всю совокупность явлений, зарегистрированных в ходе недавнего гамма-всплеска.
Новый гамма-всплеск и его объяснение
17 августа 2017 года гравитационные антенны зарегистрировали сигнал, который был интерпретирован как свидетельство слияния нейтронных звёзд. Примерная локализация события на небесной сфере позволила установить его источник – галактику NGC4993, а также зафиксировать сопутствующий ему гамма-всплеск GRB170817A. Данное явление нельзя было описать с помощью модели «слияния», тогда как альтернативная теория «обдирания» позволила полностью объяснить все особенности уникального события GRB170817A.
«Согласно расчётам, произведенным Д.К. Надёжиным еще в 1990 году, при взрыве вещество наружных слоёв должно нагреваться до температур порядка миллиарда кельвинов. Вся масса наименьшей из нейтронных звезд при этом разлетается с относительно низкой скоростью, которая на порядок меньше скорости света. Это полностью соответствуют тем наблюдениям, которые были сделаны в 2017 году при необычном гамма-всплеске GRB170817A», - отметил А. В. Юдин.
В настоящее время астрофизики Института заняты развитием этой модели и расчётом параметров различных сопутствующих процессов - нейтринного сигнала и нуклеосинтеза.
Работа поддержана грантом РФФИ.
