Полный Архив предыдущих выпусков обзоров astro-ph.

Архив АНКи

Полезные астрономические ссылки.
Короткое эссе об электронных препринтах.
Обзорные статьи в astro-ph с 2001 г.
АНКа Дня: Выпуск N41

11.09.2003. Образование джетов при коллапсе звезд


из работы Жанга и др. (W. Zhang et al.)
astro-ph/0308389

Современные наблюдения гамма-всплесков указывают на направленный характер их излучения. Т.е. имеется релятивистская струя - джет. Направленный характер излучения подозревался давно, но лишь относительно недавно кривые блеска послесвечений (или, как еще говорят, ореолов) стали достаточно явно свидетельствовать в пользу наличия струй. Это означает, что модели всплеска должны естественным образом включать в себя механизм коллимации.

На сегодняшний день наиболее популярные механизмы возникновения всплеска так или иначе связаны с образованием черной дыры при коллапсе звезды. Стало быть, нужно научиться получать джет в таком процессе. И в самом деле, в современных моделях коллапса вращающихся звезд струи естественным образом возникают. Именно это и показано на рисунках.

На верхнем изображении мы видим распределение плотности вещества джета, возникающего при коллапсе массивной звезды Вольфа-Райе. На нижних рисунках показаны расчеты профилей плотности (слева) и т.н. гамма-фактора (справа) для более сложной модели, в которой учитывается прецессия джета. (Гамма-фактор по сути характеризует энергию струи.)


Авторы данной работы не стремились воспроизвести собственно гамма-всплеск (т.е. не проводились расчеты спектра и т.п.). Их в первую очередь интересовал процесс взрыва сверхновой и сопутствующие гидродинамические явления. Более того, именно последнее (распространение джета в звезде и его взаимодействие со звездным ветром) и является основным предметом работы. Однако авторы уделяют достаточно много места обсуждению возможных наблюдательных проявлений. В частности, поскольку результаты говорят о том, что сильно прецессирующий джет диссипирует, а значит не может дать на выходе (после прорыва оболочки звезды) достаточно мощную струю, чтобы породить гамма-всплеск, авторы обсуждают возможность связи подобных выбросов с более скромным феноменом рентгеновских всплесков (x-ray flashes).

Как отмечали в своей работе Межарош и Ваксман, возможна ситуация, когда джет (даже непрецессирующий) не сможет прорвать оболочку звезды (тогда, в 2001 г., они основывались на расчетах МакФайдена и др.). Однако энергии будет достаточно для генерации мощного пучка нейтрино высоких энергий. Будущие нейтринные детекторы (например, ICECUBE) смогут зарегистрировать такую нейтринную вспышку. Важно, что она не будет сопровождаться гамма-всплеском. Оценки показывают, что доля таких "темных всплесков" может быть велика. Данная ситуация дает возможность для довольно интересной спекуляции, которую мы приведем ниже.

Как известно, есть довольно много кандитатов в процессы, приводящие к квазипериодическим катастрофам на Земле: падение метеоритов, взрывы близких сверхновых, пролет через облако пыли, повышение фона космических лучей и т.д. и т.п. Разумеется, столь мощные явления как гамма-всплески не могли не попасть в этот скорбный список. Однако сильное средство может не только убивать, но и лечить.

Среди множества проблем, связанных с возникновением жизни на Земле, есть и проблема асимметрии. Речь идет о нарушении зеркальной симметрии в биоорганическом мире (см. подробный обзор в УФН). Обсуждается несколько путей нарушения этой симметрии, и один из них связан с потоками нейтрино (см. об этом раздел 4 статьи Д.С. Чернавского в УФН). В частности, в работах В.А. Царева (1999) обсуждалась возможная роль сверхновых (как известно, нейтрино от сверхновой были впервые зарегистрированы в 1987 г.).

Нам представляется, что по-сравнению с обычными сверхновыми "заглохшие" (choked) релятивистские джеты являются еще более хорошими кандидатами в источники биологически важных потоков нейтрино. Во-первых, они не сопровождаются колоссальным (губительным) потоком гамма-лучей (да и вообще, все электромагнитные проявления - рентген, оптика, ИК, радио - оказываются сильно подавленными). Во-вторых, поток нейтрино получается очень высоким благодаря коллимации.

Т.о. коллапсы массивных звезд, сопровождающиеся струйными выбросами могут не только быть "убийцами видов", когда струя прорывает оболочку звезды, и мощный поток гамма-лучей обрушивается на Землю, но и "создателями жизни", когда звезде удается сдержать джет, и лишь мощный поток нейтрино достигает Земли, нарушая симметрию.
Но все это лишь гипотезы....

Архив
Вернуться к началу страницы