Гамма-всплески могут обладать свойством зеркального обращения времени

Гамма-всплески — наиболее яркие, мощные и одни из самых странных явлений во Вселенной. Новое открытие поможет изучить условия, при которых они происходят. 

Искривления световых лучей шести гамма-всплесков показали наличие сложных, волнообразных, обращающих время структур. Другими словами, в каждом пульсе произошло событие, в котором время, видимо, повторяло само себя. Это может рассказать новое и о смерти массивных звезд.

Не совсем понятно, что именно производит гамма-всплески. Время их формирования может занимать от миллисекунд до нескольких часов, к тому же они невероятно яркие. Благодаря открытию гравитационных волн от столкновения нейтронных звезд стало известно, что это одно из явлений, производящих гамма-всплески.

Астрономы считают, что другие источники гамма-всплесков включают коллапс быстровращающейся массивной звезды в нейтронную звезду, кварковую звезду (на данный момент являющейся гипотетическим объектом) или черную дыру, производящую в процессе взрыв сверхновой или гиперновой.

Они могут быть зарегистрированы, только если луч направлен прямо на нас, большинство из них происходят в миллиардах световых лет от Земли. Для этого необходимы чувствительная аппаратура и оптическое оборудование различного назначения, так как сигналу сопутствует немало шума.
 

 
Это не означает, что всплески тяжело зарегистрировать. Например, спутник NASA Swift, запущенный в 2004 году, до конца 2015-го зафиксировал одну тысячу всплесков. Шумы мешают рассмотреть более тонкие детали искривления света вспышек. Как выяснили ученые, низкая чувствительность инструментов выдает более низкое разрешение сигнала, «размазывая» структуру искривления светового луча пульса гамма-всплеска.

Чтобы минимизировать этот эффект, исследователи нашли шесть исключительно ярких гамма-всплесков в данных инструмента BATSE (Burst and Transient Source Experiment), установленного на гамма-обсерватории «Комптон». Именно так они и обнаружили сложные, волнообразные, обращающие время структуры. Более того, они присутствовали только в искривлениях светового луча самых ярких гамма-всплесков.

Итак, что же это все значит? Вероятно, то, что центральным объектом на высокой скорости был испущен своего рода импактор (пучок частиц вроде электронов или ионов) либо уплотненная волна наподобие солитона. По мере своего продвижения через облака материала, ранее испущенного умирающей звездой, импактор производит излучение. Если оно частично отражается обратно через те же самые облака, оно произведет похожее, но более слабое обратное излучение.

Другим объяснением может быть наличие некоей радиальной двусторонней симметрии в облаках материала — вроде серии концентрических колец. Тогда по мере своего продвижения через них импактор следует в одном направлении, не отражаясь. Представьте себе объект, движущийся к цели с одной стороны в другую. Центр цели — облака, которые плотнее колец. Когда импактор проходит через эту область, он создает подобие «отраженного сигнала» — ученые пока не знают, почему так происходит.  Команда убеждена, что это исследование предоставит астрофизикам новые методы для понимания смерти звезд и образования черных дыр.

«Существование обращающих время импульсных структур подтолкнуло нас к выводу, что физические модели гамма-всплесков должны включать в себя сильные физические симметрии и взаимодействие с одним импактором, — пишут ученые в докладе. — Мы исследовали множество простых кинематических моделей и обнаружили, что либо распределение ударного материала в джете (гамма-всплеска. — Прим. авт.) должно иметь двустороннюю симметрию и подвергаться воздействию одного импактора, либо за обращение одного импактора отвечает физический феномен, либо один импактор создает излучение в двусторонне-симметрично распределенном материале по мере прохождения через него».