Измерено магнитное поле в послесвечении гамма-вспышки

Астрономы испытали в деле уникальный прибор, позволяющий через телескоп измерять магнитные поля в источниках самых ярких событий во Вселенной – гамма-вспышек. О своём изобретении отчитались специалисты из Ливерпульского университета Джона Мура (Liverpool John Moores University).

Пример светового кольца, производимого новым прибором. В данном случае взят тестовый снимок звезды (фото Liverpool John Moores University).

Принцип этого изящного устройства, названного RINGO, основан на прецизионном измерении степени поляризации входящего излучения. Для этого в приборе имеется диск — поляризационный фильтр, который вращается с частотой 500 оборотов в минуту. Это вращение производит быстро меняющийся во времени сигнал, его прибор далее развёртывает в пространстве. С этой целью прошедший через фильтр луч поступает в оптическую систему с наклонной призмой, вращающейся синхронно с фильтром. Из неё уже свет попадает в регистрирующую матрицу.

Эта система производит вместо точечного изображения оптического компонента далёкой гамма-вспышки узкое кольцо, различная яркость которого в разных секторах говорит о степени поляризации пришедшего света. А этот параметр напрямую зависит от силы магнитных полей, бушевавших на месте катастрофы.

Вверху: схема RINGO. Внизу: сам прибор и снимок, полученный им 2 января. Сторона квадрата – 4,6 угловых минут. Кольцо от гамма-вспышки помечено буквой G. Цифры от 1 до 6 – объекты на переднем плане, также попавшие в объектив прибора и обращённые в колечки. Их оптическая поляризация оказалась равной 1-4%, а это заметно меньше, чем у послесвечения гамма-всплеска. Авторы открытия отмечают, что вероятность случайного отклонения в поляризации наблюдаемых объектов – 0,1% (иллюстрации Liverpool John Moores University).

Испытали прибор на двухметровом Ливерпульском телескопе (Liverpool Telescope – LT), работающем на Канарских островах. 2 января 2009 года орбитальный гамма-телескоп Swift поймал гамма-вспышку GRB 090102. Её координаты он немедленно передал на Землю, где автоматизированный LT прервал текущие наблюдения и уже через пару минут после фиксации вспышки на орбите обратил свой взор в указанном направлении, выполнив замеры в течение минуты.

Впервые такого рода наблюдение было произведено почти сразу после пойманного взрыва, отмечают астрономы. Позже они проанализировали все данные, составили отчёт и сегодня статья британских новаторов вышла в Nature.

Оказалось, что световой поток от той далёкой катастрофы был поляризован на 10%, а это говорит о наличии сильных магнитных полей. Авторы открытия отмечают, что точное измерение поляризации послесвечения гамма-вспышки важно для верификации различных моделей физических процессов, происходящих на месте событий, поскольку полная картина тут ещё не ясна, в том числе место и роль в ней магнитных полей.

Три модели, способные привести к поляризации послесвечения. Модель "с": магнитные неустойчивости во фронте ударной волны порождает независимо ориентированные магнитные пятна; поляризованное излучение будет поступать из большого числа таких точек. 10-процентная поляризация, которую наблюдал прибор, – верхний предел того, что можно ожидать от такой модели, поэтому данный сценарий кажется учёным маловероятным.
Модель "b": линия наблюдения лежит вдоль края джета, в этом случае поляризация будет слабой – несколько процентов. Это плохо согласуется с практическими результатами.
Модель "a": крупномасштабное магнитное поле пронизывает весь релятивистский джет, который примерно совпадает с лучом зрения. Степень поляризации, а также кривая блеска, полученная британцами, лучше всего соответствует этой модели (иллюстрация Liverpool John Moores University).

Создатели нового прибора не намерены останавливаться на достигнутом: ныне RINGO демонтирован с Ливерпульского телескопа и отправлен домой в Британию, а до конца года его место должен занять усовершенствованный вариант прибора — RINGO2, обладающий большей чувствительностью.