ИНСТИТУТ КОСМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ
РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК

Институт Космических исследований
Российской Академии Наук

Институт Космических исследований
Российской Академии Наук

Switch Language

Сачок для гамма-всплесков

14 октября 2022
Рубрика
Исследования

9 октября 2022 года произошел один из самых ярких гамма-всплесков за всю историю их наблюдений. Он не попал в поле зрения телескопа ART-XC им. М.Н. Павлинского, но именно благодаря этому удалось надежно измерить кривую его блеска в жестком рентгеновском — мягком гамма-диапазонах.  Как же это получилось?

Гамма-всплески — ярчайшие короткие вспышки жесткого электромагнитного излучения. Их регулярно наблюдают космические аппараты, работающие в соответствующем диапазоне электромагнитного спектра. Гамма-всплески длительностью более 2 секунд происходят во время вспышек сверхновых, при коллапсе быстровращающегося ядра массивной звезды. Иногда такие всплески сопровождаются достаточно сильным рентгеновским излучением, которое может наблюдаться не только во время самого гамма-всплеска, но и многие часы и даже дни после него (так называемые послесвечения).

В конце каждых суток наблюдений наземные станции принимают от космического аппарата и передают в ИКИ РАН очередную порцию научных данных, накопленных телескопом ART-XC им. М. Н. Павлинского на борту обсерватории «Спектр-РГ». Экспресс-анализ данных, полученных вечером 9 октября 2022 года, показал резкое и сильное увеличение скорости счета одновременно во всех 7 детекторах телескопа. Похожие явления, наблюдавшиеся в последнее время, как правило, были связаны с солнечными вспышками, участившимися с ростом солнечной активности. Высокоэнергичные солнечные частицы пронизывают структуру телескопа насквозь, взаимодействуя с ней. Это взаимодействие порождает вторичное рентгеновское излучение, которое и регистрируется детекторами, причем при солнечных вспышках сильнее засвечивается не центральная, а периферийная часть детектора.

Но с событием 9 октября 2022 года все было не так. Засветка детекторов оказалась практически равномерная, что говорило о том, что мы регистрируем не «свечение» структуры, а прямой поток рентгеновского излучения. В моменты резкого роста скорости счета изображения источника не появилось, следовательно, сам объект находился вне поля зрения телескопа ART-XC, но его излучение достигало детекторы сквозь материалы конструкции. Судя по пиковым значениям зарегистрированной скорости счета и с учетом поглощения рентгеновского излучения в корпусе телескопа, поток жесткого рентгеновского излучения, падающего на внешнюю боковую поверхность ART-XC, должен быть еще в несколько раз выше. Подъем скорости счета регистрировался в энергетических каналах вплоть до 120 килоэлектрон-Вольт. Все это говорило о том, что телескоп ART-XC зарегистрировал один из мощнейших гамма-всплесков в истории.

Этот гамма-всплеск, получивший название GRB20221009A, был зарегистрирован многими специализированными космическими обсерваториями: Swift, Fermi (NASA), INTEGRAL (ESA), Konus-Wind (российский прибор на аппарате NASA). Но во многих случаях форма кривой блеска была сильно искажена из-за перенасыщения детекторов рентгеновского и гамма-излучения.

«Благодаря тому, что телескоп ART-XC оснащен высококачественными детекторами с высоким временным разрешением, а также тому, что гамма-всплеск наблюдался с бокового направления и его излучение было ослаблено защитой телескопа, удалось надежно измерить истинную кривую блеска GRB20221009A», — подчеркивает Игорь Лапшов, старший научный сотрудник отдела астрофизики высоких энергий ИКИ РАН.

Кривая блеска гамма-всплеска GRB20221009A по данным СРГ/ART-XC им. М. Н. Павлинского. Черным цветом показана зарегистрированная кривая блеска, красным кривая блеска, скорректированная на мертвое время детекторов телескопа, приводившее к «насыщению» и потере части событий. Изображение И. Ю. Лапшов, С. В. Мольков, Р. А. Буренин, А. А. Лутовинов, В. А. Арефьев, С. Ю. Сазонов, ИКИ РАН

В течение всего нескольких часов были оперативно организованы наблюдения поля этого гамма-всплеска на наземных оптических телескопах. Был обнаружен яркий оптический транзиент (объект с переменной яркостью), блеск которого быстро падал. Измеренное красное смещение источника гамма-всплеска оказалось равным z=0.15, что соответствует расстоянию более 700 Мпк или почти двум миллиардам световых лет.

Телескопы наземного научного комплекса проекта «Спектр-РГ» также приняли активное участие в этой наблюдательной кампании. Спектроскопические и фотометрические наблюдения оптического транзиента проводились на 1.6-метровом телескопе Саянской обсерватории, а также на 1.5-метровом Российско-Турецком телескопе. Они продолжаются и сейчас. В ближайшее время в спектре и кривой блеска послесвечения ожидается появление признаков вспышки родительской сверхновой гамма-всплеска GRB20221009A.

Слева: послесвечение гамма-всплеска GRB221009A (показано стрелкой) по данным 1.6-метрового Саянского телескопа. Справа: архивное изображение того же участка неба из обзора PanSTARRS. Изображение И. А. Зазнобин, Р. А. Буренин, ИКИ РАН; М. В. Еселевич, ИСЗФ СО РАН
Кривая блеска гамма-всплеска GRB20221009A по данным Российско-Турецкого телескопа РТТ-150. Изображение И. Ф. Бикмаев, И. М. Хамитов (также TUG, Турция), Э. Н. Иртуганов, М. А. Горбачев, Н. А. Сахибуллин (КФУ); Р. А. Буренин (ИКИ РАН)

***

Космический аппарат «Спектр-РГ», разработанный в АО «НПО Лавочкина» (входит в Госкорпорацию «Роскосмос»), был запущен 13 июля 2019 г. с космодрома Байконур. Он создан с участием Германии в рамках Федеральной космической программы России по заказу Российской академии наук. Обсерватория оснащена двумя уникальными рентгеновскими зеркальными телескопами: ART-XC им. М.Н. Павлинского (ИКИ РАН, Россия) и eROSITA (MPE, Германия), работающими по принципу рентгеновской оптики косого падения. Телескопы установлены на космической платформе «Навигатор» (НПО Лавочкина, Россия), адаптированной под задачи проекта. Основная цель миссии — построение карты всего неба в мягком (0.3–8 кэВ) и жестком (4–20 кэВ) диапазонах рентгеновского спектра с беспрецедентной чувствительностью. Научный руководитель орбитальной рентгеновской обсерватории «Спектр-РГ» академик Рашид Сюняев.

Дополнительная информация

  1. GCN CIRCULAR #32752 GRB221009A: RTT-150 optical observations. Ilfan Bikmaev (KFU, AST, Kazan), Irek Khamitov (TUG, Antalya, KFU, Kazan), Eldar Irtuganov (KFU, AST, Kazan), Mark Gorbachev (KFU, AST, Kazan), Nail Sakhibullin (KFU, AST, Kazan), Rodion Burenin (IKI, Moscow)
  2. GCN CIRCULAR #32743 GRB221009A: RTT-150 optical observations. Ilfan Bikmaev (KFU, AST, Kazan), Irek Khamitov (TUG, Antalya, KFU, Kazan), Eldar Irtuganov (KFU, AST, Kazan), Mark Gorbachev (KFU, AST, Kazan), Nail Sakhibullin (KFU, AST, Kazan), Rodion Burenin (IKI, Moscow)
  3. GCN CIRCULAR #32729 GRB 221009A: Sayan observatory 1.6-m telescope observations. I. Zaznobin, R. Burenin (IKI), M. Eselevich (ISTP SB RAS)
  4. GCN CIRCULAR #32663 GRB221009A/Swift J1913.1+1946: SRG/ART-XC observation. I. Lapshov, S. Molkov, I. Mereminsky, A. Semena, V. Arefiev, A. Tkachenko, A.Lutovinov (IKI RAS) on behalf of the SRG/ART-XC team
  5. Сайт проекта «Спектр-Рентген-Гамма»