23.6: Таємниця гамма-сплеску

Last updated
Save as PDF

Page ID: 78396

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Цілі навчання

До кінця цього розділу ви зможете:

Дайте коротку історію того, як були виявлені гамма-сплески і які інструменти зробили відкриття можливим
Поясніть, чому астрономи думають, що гамма-сплески промінюють свою енергію, а не випромінюючи рівномірно у всіх напрямках
Опишіть, як виробляється випромінювання від гамма-сплеску і його післясвітіння
Поясніть, чим короткочасні гамма-сплески відрізняються від більш довгих, і опишіть процес, який робить короткочасні гамма-сплески
Поясніть, чому гамма-сплески можуть допомогти нам зрозуміти ранній Всесвіт

Всі люблять добру таємницю, і астрономи не виняток. Таємниця, яку ми обговоримо в цьому розділі, була вперше виявлена в середині 1960-х років не за допомогою астрономічних досліджень, а в результаті пошуку контрольних знаків вибухів ядерної зброї. Міністерство оборони США запустило серію супутників Vela, щоб переконатися, що жодна країна не порушує договір, який забороняв детонацію ядерної зброї в космосі.

Оскільки ядерні вибухи виробляють найбільш енергійну форму електромагнітних хвиль, званих гамма-променями (див. Радіація та спектри), супутники Vela містили детектори для пошуку цього типу випромінювання. Супутники не виявили жодних підтверджених подій від людської діяльності, але вони, на здивування всіх, виявили короткі сплески гамма-променів, що надходять з випадкових напрямків на небі. Звістка про відкриття вперше була опублікована в 1973 році; однак походження сплесків залишилося загадкою. Ніхто не знав, що породило короткі спалахи гамма-променів або як далеко знаходяться джерела.

Від кількох сплесків до тисяч

З запуском Комптонської гамма-обсерваторії НАСА в 1991 році астрономи почали виявляти ще багато сплесків і дізнаватися про них більше (рис.\(\PageIndex{1}\)). Приблизно раз на добу супутник NASA виявляв десь на небі спалах гамма-променів, який тривав від частки секунди до декількох сотень секунд. Перед вимірюваннями Комптона астрономи очікували, що найбільш імовірним місцем для вибухів буде головний диск нашої власної (млинцеподібної) Галактики. Якби це було так, однак, у переповненій площині Чумацького Шляху було б помічено більше сплесків, ніж над ним або нижче. Натомість джерела сплесків були розподілені ізотропно; тобто вони могли з'являтися в будь-якому місці неба без переваги одного регіону над іншим. Майже ніколи другий сплеск не приходив з того ж місця.

альт — Малюнок\(\PageIndex{1}\) Комптон виявляє гамма-сплески. (а) У 1991 році Комптонська гамма-обсерваторія була розгорнута космічним човником Атлантида. Вагою понад 16 тонн, це була одна з найбільших наукових корисних навантажень, коли-небудь запущених в космос. (б) Ця карта положень гамма-вибуху, виміряних гамма-обсерваторією Комптона, показує ізотропний (однаковий у всіх напрямках) рівномірний розподіл сплесків на небі. Карта орієнтована так, щоб диск Чумацького Шляху розтягнувся поперек центральної лінії (або екватора) овалу. Зверніть увагу, що сплески не показують жодних переваг для площини Чумацького Шляху, як це роблять багато інших типів об'єктів на небі. Кольори вказують на загальну енергію в сплеску: червоні точки вказують на тривалі, яскраві сплески; сині і фіолетові точки показують короткі, слабкі сплески.

Щоб отримати гарне візуальне відчуття ступеня, до якої сплески надходять з усього неба, подивіться це коротке анімоване відео NASA, що показує розташування перших 500 сплесків, знайдених пізніше супутником Swift.

Протягом декількох років астрономи активно обговорювали, чи були джерела вибуху відносно поблизу або дуже далеко - дві можливості для сплесків, які розподілені ізотропічно. Поруч розташовані місця можуть включати хмару комет, яка оточує Сонячну систему або ореол нашої Галактики, який є великим і сферичним, а також оточує нас у всіх напрямках. Якщо, з іншого боку, сплески відбувалися на дуже великих відстанях, вони могли надходити з далеких галактик, які також розподілені рівномірно у всіх напрямках.

І сама локальна, і дуже далека гіпотеза вимагала чогось дивного. Якщо сплески надходили з холодних зовнішніх досяжностей нашої власної Сонячної системи або з ореолу нашої Галактики, то астрономам довелося висунути гіпотезу про якийсь новий вид фізичного процесу, який міг би спричинити непередбачувані спалахи гамма-променів високої енергії в цих інших тихих регіонах космосу. І якщо сплески прийшли з галактик за мільйони або мільярди світлових років, то вони повинні бути надзвичайно потужними, щоб їх можна було спостерігати на таких великих відстанях; насправді вони повинні були бути одними з найбільших вибухів у Всесвіті.

Перші післясвітіння

Проблема при спробі з'ясувати джерело гамма-сплеску полягала в тому, що наші прилади для виявлення гамма-променів не могли точно визначити місце на небі, де відбувався сплеск. Ранні гамма-телескопи не мали достатньої роздільної здатності. Це було неприємно, тому що астрономи підозрювали, що якщо вони зможуть точно визначити положення одного з цих швидких сплесків, то вони зможуть ідентифікувати аналога (наприклад, зірку чи галактику) на інших довжині хвиль і дізнатися набагато більше про сплеск, включаючи те, звідки він взявся. Це, однак, вимагатиме значних удосконалень технології детектора гамма-випромінювання, щоб забезпечити кращу роздільну здатність або виявлення вибуху на іншій довжині хвилі. Зрештою, обидві техніки зіграли свою роль.

Прорив стався з запуском італійського голландського супутника Bepposax в 1996 році. BepposAx включив новий тип гамма-телескопа, здатного ідентифікувати положення джерела набагато точніше, ніж попередні інструменти, щоб протягом декількох хвилин дуги на небі. Сам по собі, однак, він все ще був недостатньо складним, щоб визначити точне джерело гамма-сплеску. Зрештою, коробка за кілька хвилин дуги на стороні все ще може містити багато зірок або інших небесних об'єктів.

Однак кутова роздільна здатність BePPOSAX була достатньо хорошою, щоб сказати астрономам, куди вказувати інші, більш точні телескопи в надії виявити більш тривале електромагнітне випромінювання від сплесків на інших довжині хвиль. Виявлення вибуху на видимому світлі або радіохвиль може забезпечити позицію з точністю до декількох секунд дуги і дозволити визначити положення для окремої зірки або галактики. Bepposax переніс власний рентгенівський телескоп на борту космічного корабля, щоб шукати такого аналога, і астрономи, які використовують видиме світло та радіоапарати на землі, також прагнули шукати ці довжини хвиль.

Два найважливіших спостереження за вибухом BepposAx в 1997 році допомогли вирішити таємницю гамма-сплеску. Перший сплеск прийшов в лютому з боку сузір'я Оріона. Протягом 8 годин астрономи, що працюють із супутником, ідентифікували положення вибуху та переорієнтували космічний апарат, щоб сфокусувати рентгенівський детектор BepPosax на джерелі. До свого збудження вони виявили повільно згасаюче джерело рентгенівського випромінювання через 8 годин після події - перше успішне виявлення післясвітіння від гамма-сплеску. Це забезпечило ще краще розташування вибуху (з точністю до приблизно 40 секунд дуги), який потім був розподілений астрономам по всьому світу, щоб спробувати виявити його на ще більших довжині хвиль.

Того самого вечора 4,2-метровий телескоп Вільяма Гершеля на Канарських островах виявив згасаюче видиме джерело світла в тому ж положенні, що і рентгенівське післясвітіння, підтверджуючи, що таке післясвітіння може бути виявлено і у видимому світлі. Врешті-решт, післясвітіння згасло, але залишене позаду в місці первинного гамма-вибуху було слабке, нечітке джерело прямо там, де була згасаюча точка світла - далека галактика (Рисунок\(\PageIndex{2}\)). Це було першим свідченням того, що гамма-сплески справді були дуже енергійними об'єктами з дуже далекої відстані. Однак також залишалося можливим, що джерело вибуху було набагато ближче до нас і просто довелося вирівнюватися з більш віддаленою галактикою, тому одне лише це спостереження не було остаточною демонстрацією позагалактичного походження гамма-сплесків.

8 травня того ж року з боку сузір'я Camelopardalis стався сплеск. У скоординованих міжнародних зусиллах Bepposax знову зафіксував досить точне положення, і майже відразу телескоп на Кітт-Пік в Арізоні зміг вловити видиме світло післясвітіння. Протягом 2 днів найбільший телескоп у світі (Кек на Гаваях) зібрав достатньо світла, щоб записати спектр вибуху. Спектр післясвітіння травневого гамма-випромінювання показав особливості поглинання від нечіткого об'єкта, який знаходився в 4 мільярди світлових років від Сонця, а це означає, що місце вибуху повинно було бути принаймні так далеко - і, можливо, навіть далі. (Як астрономи можуть отримати відстань такого об'єкта від доплерівського зсуву в спектрі - це те, що ми будемо обговорювати в Галактиках.) Те, що показав цей спектр, було чітким доказом того, що вибух гамма-випромінювання відбувся у далекій галактиці.

Мережа, щоб зловити більше сплески

Після того, як початкові спостереження показали, що точні місця та післясвітіння гамма-сплесків можна знайти, астрономи створили систему, щоб регулярно ловити та точити сплески. Але щоб реагувати так швидко, як це необхідно для отримання корисних результатів, астрономи зрозуміли, що їм потрібно покладатися на автоматизовані системи, а не на людські спостерігачі, які опинилися в потрібному місці в потрібний час.

Тепер, коли орбітальний високоенергетичний телескоп виявляє сплеск, його грубе розташування негайно передається до мережі координат гамма-випромінювання, що базується в Центрі космічних польотів Годдарда НАСА, попереджаючи спостерігачів на землі протягом декількох секунд, щоб шукати видиме світло післясвітіння.

Перший великий успіх у цій системі був досягнутий групою астрономів з Мічиганського університету, Національної лабораторії Лоуренса Лівермора та Національних лабораторій Лос-Аламоса, які розробили автоматизований пристрій, який вони назвали роботизованим оптичним перехідним пошуковим експериментом (ROTSE) ), який виявив дуже яскравий аналог видимого світла в 1999 році. На піку сплеск був майже таким же яскравим, як Нептун - незважаючи на відстань (виміряну пізніше спектрами від великих телескопів) 9 мільярдів світлових років.

Зовсім недавно астрономи змогли зробити цей крок далі, використовуючи телескопи широкого поля зору, щоб дивитися на великі частки неба в надії, що гамма-сплеск відбудеться в потрібному місці та часі, і буде записаний камерою телескопа. Ці широкопольові телескопи не чутливі до слабких джерел, але ROTSE показав, що післясвітіння гамма-випромінювання іноді може бути дуже яскравим.

Надії астрономів були виправдані в березні 2008 року, коли стався надзвичайно яскравий гамма-сплеск, і його світло було захоплено двома широкопольовими камерними системами в Чилі: польською «Пі неба» та російсько-італійською TORTORA [Telescopio Ottimizzato per la Ricerca dei Transienti Ottici Rapidi (італійська для Телескоп Оптимізований для дослідження швидких оптичних перехідних процесів)] (рис.\(\PageIndex{3}\)). Згідно з даними, взятими цими телескопами, протягом приблизно 30 секунд світло від гамма-сплеску було досить яскравим, щоб його можна було побачити неозброєним оком, якби людина дивилася в потрібному місці в потрібний час. Додаючи до нашого подиву, пізніші спостереження більшими телескопами продемонстрували, що сплеск стався на відстані 8 мільярдів світлових років від Землі!

Промінь чи не промінь

Величезні відстані до цих подій означали, що вони повинні були бути надзвичайно енергійними, щоб виглядати такими яскравими, як і на такій величезній відстані. Насправді вони вимагали стільки енергії, що це створювало проблему для моделей гамма-вибуху: якби джерело випромінював енергію у всіх напрямках, то енергія, що виділяється лише гамма-променями під час яскравого сплеску (наприклад, подій 1999 або 2008), була б еквівалентна виробленої енергії, якби вся маса сонячної зірки були раптово перетворені в чисте випромінювання.

Для джерела виробляти стільки енергії це швидко (у вибуху) є справжнім викликом. Навіть якщо зірка, яка виробляє гамма-сплеск, була набагато масивнішою, ніж Сонце (як це, мабуть, так), не існує відомих засобів перетворення такої кількості маси в випромінювання протягом декількох секунд. Однак є один спосіб зменшити потужність, необхідну від «механізму», який робить гамма-сплески. Поки що наша дискусія припускала, що джерело гамма-променів віддає таку ж кількість енергії на всі боки, як і лампочка розжарювання.

Але, як ми обговорюємо в «Пульсарах» і «Відкритті нейтронних зірок», не всі джерела випромінювання у Всесвіті такі. Деякі виробляють тонкі пучки випромінювання, які зосереджені лише в одному або двох напрямках. Лазерний указка і маяк на океані - приклади таких променевих джерел на Землі (рис.\(\PageIndex{4}\)). Якщо при виникненні сплеску гамма-промені виходять тільки одним або двома вузькими променями, то наші оцінки світності джерела можна зменшити, а сплески легше пояснити. У цьому випадку, однак, промінь повинен вказувати на Землю, щоб ми могли побачити сплеск. Це, в свою чергу, означало б, що для кожного вибуху, який ми бачимо з Землі, є, мабуть, багато інших, яких ми ніколи не виявляємо, оскільки їх промені вказують в інших напрямках.

Довготривалі гамма-сплески: вибухають зірки

Після виявлення та дотримання великої кількості гамма-сплесків астрономи почали збирати разом підказки про те, яка подія, як вважається, відповідає за вироблення гамма-вибуху. Або, скоріше, що це за події, адже існує як мінімум два різних типи гамма-сплесків. Два, як і різні типи наднових, виробляються абсолютно різними способами.

Спостерігаючи, вирішальною відмінністю є те, як довго триває сплеск. Астрономи тепер ділять гамма-сплески на дві категорії: короткотривалі (визначаються як триваліші менше 2 секунд, але зазвичай частки секунди) та довготривалі (визначаються як тривалістю більше 2 секунд, але зазвичай близько хвилини).

Усі приклади, які ми обговорювали до цих пір, стосуються тривалих гамма-сплесків. Вони складають більшість спалахів гамма-випромінювання, які виявляють наші супутники, і вони також яскравіші та легше визначити. Багато сотень довготривалих гамма-сплесків, і властивості галактик, в яких вони відбувалися, зараз детально вивчені. Тривалі гамма-сплески широко спостерігаються, що надходять з далеких галактик, які все ще активно роблять зірки. Зазвичай вони розташовані в районах галактики з сильною активністю зіркоутворення (наприклад, спіральні руки). Нагадаємо, що чим масивніше зірка, тим менше часу вона проводить на кожному етапі свого життя. Це говорить про те, що сплески походять від молодого і недовговічного, а тому масивного типу зірки.

Крім того, у кількох випадках, коли сплеск стався в галактиці, відносно близькій до Землі (протягом декількох мільярдів світлових років), можна було шукати наднову в тому ж положенні - і майже у всіх цих випадках астрономи знайшли докази виходу наднової типу Ic. Тип Ic - це особливий тип наднових, про який ми не обговорювали в попередніх частинях цієї глави; вони виробляються масивною зіркою, яка була позбавлена зовнішнього водневого шару. Однак лише крихітна частка наднових типу Ic виробляє гамма-сплески.

Чому масивна зірка з відсутніми зовнішніми шарами іноді виробляє гамма-вибух одночасно, коли вона вибухає як наднова? Пояснення астрономи мають на увазі для додаткової енергії колапс ядра зірки з утворенням обертається, магнітної чорної діри або нейтронної зірки. Оскільки зоряний труп одночасно магнітний і швидко обертається, його раптовий колапс є складним і може виробляти закручені струмені частинок і потужні промені випромінювання - як у квазарі або активному галактичному ядрі (об'єкти, які ви дізнаєтеся про Активні Галактики, Квазари та Надмасивні Чорні Діри), але на набагато швидший часовий масштаб. Невелика кількість запалювальної маси викидається у вузькому пучку, рухаючись зі швидкістю, близькою до швидкості світла. Зіткнення між частинками в пучку можуть виробляти інтенсивні сплески енергії, які ми бачимо як гамма-сплеск.

Протягом декількох хвилин розширюється вибух від вогненної кулі впадає в міжзоряну речовину в районі вмираючої зірки. Ця матерія могла бути викинута з самої зірки на більш ранніх етапах її еволюції. Як варіант, це може бути газ, з якого утворилася масивна зірка і її сусіди.

Оскільки швидкісні частинки від вибуху сповільнюються, вони передають свою енергію навколишньому речовині у вигляді ударної хвилі. Цей шокований матеріал випромінює випромінювання на довших довжині хвиль. Це пояснює післясвітіння рентгенівських променів, видимого світла та радіохвиль - світіння настає на довших і довших довжині хвиль, оскільки вибух продовжує втрачати енергію.

Короткочасні гамма-сплески: Зіткнення зоряних трупів

А як щодо коротших гамма-сплеск? Випромінювання гамма-випромінювання від цих подій триває менше 2 секунд, а в деяких випадках може тривати лише мілісекунди - дивно короткий час. Такого часового масштабу важко досягти, якщо вони виробляються так само, як і довготривалі гамма-сплески, так як обвал зоряного інтер'єру на чорну діру повинен зайняти не менше декількох секунд.

Астрономи безплідно шукали післясвітіння від короткочасних гамма-сплесків, знайдених BepposAx та іншими супутниками. Очевидно, що післясвітіння занадто швидко згасають. Швидко реагуючі телескопи видимого світла, такі як ROTSE, також не були корисними: незалежно від того, наскільки швидко ці телескопи реагували, сплески були недостатньо яскравими на видимих довжині хвиль, щоб їх можна було виявити цими маленькими телескопами.

Знову знадобився новий супутник, щоб прояснити таємницю. У цьому випадку це був супутник Swift Gamma-Ray Burst, запущений у 2004 році співпрацею між NASA та італійськими та британськими космічними агентствами (рис.\(\PageIndex{5}\)). Дизайн Swift схожий на дизайн BepPosax. Однак Swift набагато спритніший і гнучкіший: після того, як відбувається гамма-сплеск, рентгенівські та УФ-телескопи можуть бути автоматично перенаправлені протягом декількох хвилин (а не декількох годин). Таким чином, астрономи можуть спостерігати післясвітіння набагато раніше, коли воно очікується набагато яскравіше. Крім того, рентгенівський телескоп набагато чутливіший і може забезпечити позиції, які в 30 разів точніші, ніж ті, що надаються BepPoSAX, дозволяючи ідентифікувати сплески навіть без видимого світла або радіоспостережень

9 травня 2005 року Свіфт виявив спалах гамма-променів тривалістю 0,13 секунди, що походить від сузір'я Коми Береніс. Примітно, що галактика в положенні рентгенівського випромінювання виглядала зовсім не так, як будь-яка галактика, в якій спостерігалося тривале сплеск. Післясвічення виникло з ореолу гігантської еліптичної галактики на відстані 2,7 мільярда світлових років, без ознак жодних молодих, масивних зірок у своєму спектрі. Крім того, жодна наднова ніколи не була виявлена після вибуху, незважаючи на великі пошуки.

Що може спричинити сплеск тривалістю менше секунди, що походить від регіону без утворення зірок? Провідна модель передбачає злиття двох компактних зоряних трупів: двох нейтронних зірок, або, можливо, нейтронної зірки і чорної діри. Оскільки багато зірок приходять у двійкових або декількох системах, можливо мати системи, де два таких зоряних трупа орбіти один одного. Відповідно до загальної теорії відносності (яка буде обговорюватися в Чорних дірах і вигнутому просторі), орбіти двійкової зоряної системи, що складається з таких об'єктів, повинні повільно затухати з часом, врешті-решт (через мільйони або мільярди років), змушуючи два об'єкти грюкнути разом у жорстокому, але короткому вибуху. Оскільки занепад бінарної орбіти настільки повільний, ми очікуємо, що більше цих злиття відбудеться в старих галактиках, в яких зоряне утворення давно припинилося.

Щоб дізнатися більше про злиття двох нейтронних зірок і про те, як вони можуть виробляти сплеск, який триває менше секунди, ознайомтеся з цим комп'ютерним моделюванням НАСА.

Хоча неможливо було бути впевненим у цій моделі, заснованій лише на одній події (можливо, цей сплеск насправді прийшов із фонової галактики і вишикувався з гігантською еліптичною лише випадково), Свіфт відтоді розмістив ще кілька десятків короткочасних гамма-сплесків, багато з яких також походять з галактик з дуже низькими темпами утворення зірок. Це дало астрономам більшу впевненість у тому, що ця модель є правильною. Тим не менш, щоб бути повністю переконаним, астрономи шукають підпис «куріння гармати» для злиття двох надщільних зоряних залишків.

Є два приклади, про які ми можемо подумати, що дасть більше прямих доказів. Одним з них є дуже особливий вид вибуху, який виробляється, коли нейтрони позбавлені від нейтронних зірок під час бурхливої кінцевої фази злиття злиття злиття разом у важкі елементи, а потім виділяють тепло через радіоактивність, виробляючи короткочасну, але червону наднову, яку іноді називають кілонова. (Термін використовується тому, що він приблизно в тисячу разів яскравіше звичайної нової, але не зовсім такий «супер», як традиційна наднова.) Спостереження Хаббла одного короткочасного гамма-сплеску в 2013 році показують сугестивні докази такого підпису, але повинні бути підтверджені майбутніми спостереженнями.

Другий «курить пістолет» був ще більш захоплюючим для перегляду: виявлення гравітаційних хвиль. Як буде обговорюватися в «Чорних дірах» і «Вигнутому просторі», гравітаційні хвилі - це брижі в тканині простору-часу, які, за прогнозами загальної теорії відносності, повинні створюватися прискоренням надзвичайно масивних і щільних об'єктів, таких як дві нейтронні зірки або чорні діри, що спіралі один до одного і зіткнення. Перший приклад гравітаційних хвиль спостерігається останнім часом від злиття двох великих чорних дір. Якщо одного дня спостерігається гравітаційна хвиля, яка збігається у часі та просторі з гамма-вибухом, це не тільки підтвердить наші теорії походження коротких гамма-сплесків, але й буде однією з найбільш вражаючих демонстрацій теорії загальної відносності Ейнштейна.

Зондування Всесвіту гамма-сплесками

Історія про те, як астрономи прийшли пояснити походження різних видів сплесків, є хорошим прикладом того, як науковий процес іноді нагадує хорошу детективну роботу. Хоча таємниця короткочасних гамма-сплесків все ще розгадується, фокус досліджень довготривалих гамма-сплесків почав змінюватися від розуміння походження самих сплесків (що зараз досить добре зарекомендувало себе) до використання їх як інструментів для розуміння ширшого Всесвіту.

Причина того, що тривалі гамма-сплески корисні, пов'язана з їх надзвичайною яскравістю, хоча б на короткий час. Насправді довготривалі гамма-сплески настільки яскраві, що їх легко можна було побачити на відстанях, які відповідають кількасот мільйонам років після початку розширення Всесвіту, саме тоді теоретики думають, що утворилося перше покоління зірок. Деякі теорії передбачають, що перші зірки, ймовірно, будуть масивними і завершать свою еволюцію лише за мільйон років або близько того. Якщо це виявиться так, то гамма-сплески (які сигналізують про смерть деяких з цих зірок) можуть надати нам найкращий спосіб зондування Всесвіту, коли вперше почали формуватися зірки і галактики.

Поки що найвіддаленіший вибух гамма-випромінювання, знайдений (29 квітня 2009 року), виник на відстані 13,2 мільярдів світлових років, тобто це сталося лише через 600 мільйонів років після самого Великого вибуху. Це можна порівняти з найбільш ранніми і віддаленими галактиками, знайденими космічним телескопом Хаббла. Вона не зовсім стара, щоб очікувати, що вона утворилася з першого покоління зірок, але її поява на цій відстані все ще дає нам корисну інформацію про виробництво зірок в ранньому Всесвіті. Астрономи продовжують сканувати небо, шукаючи ще більш віддалені події, що сигналізують про загибель зірок ще далі назад у часі.

Ключові поняття та резюме

Гамма-сплески тривають від частки секунди до декількох хвилин. Вони приходять з усіх боків і тепер, як відомо, асоціюються з дуже віддаленими об'єктами. Енергія, швидше за все, променева, і, для тих, кого ми можемо виявити, Земля лежить у напрямку променя. Тривалі сплески (тривалістю більше декількох секунд) надходять від масивних зірок з відсутніми зовнішніми водневими шарами, які вибухають як наднові. Вважається, що короткочасні сплески - це злиття зоряних трупів (нейтронних зірок або чорних дір).