Ученые "Курчатовского института" создали модель для объяснения гамма-всплесков

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.