Гамма-всплески — самые яркие взрывы во Вселенной, позволяющие астрономам наблюдать интенсивные гамма-лучи за короткие промежутки времени. Гамма-всплески классифицируются как короткие и длинные, причем длинные гамма-всплески являются результатом вымирания массивных звезд. Они дают скрытые подсказки об эволюции Вселенной.

Гамма-всплески испускают гамма-лучи , а также радиоволны , оптические лучи и рентгеновские лучи. Когда преобразование энергии взрыва в испускаемую энергию (т. е. эффективность преобразования) является высоким, полную энергию взрыва можно рассчитать, просто сложив всю испускаемую энергию. Но когда эффективность преобразования низкая или неизвестна, измерения только излучаемой энергии недостаточно.

Теперь группе астрофизиков удалось измерить скрытую энергию гамма- всплеска с помощью поляризации света. Команду возглавили доктор Юдзи Урата из Центрального национального университета Тайваня и MITOS Science CO., LTD, а также профессор Кендзи Тома из Пограничного исследовательского института междисциплинарных наук (FRIS) Университета Тохоку.

Подробности их находок были опубликованы в журнале Nature Astronomy 8 декабря 2022 года.

Когда электромагнитная волна поляризована, это означает, что колебания этой волны текут в одном направлении. Хотя свет, излучаемый звездами, не поляризован, отражение этого света поляризовано. Многие предметы повседневного обихода, такие как солнцезащитные очки и светозащитные экраны, используют поляризацию, чтобы блокировать блики света, движущегося в одном направлении.

Измерение степени поляризации называется поляриметрией. В астрофизических наблюдениях измерить поляриметрию небесного объекта не так просто, как измерить его яркость. Но он предлагает ценную информацию о физическом состоянии объектов.

Команда изучила гамма-всплеск, произошедший 21 декабря 2019 года (GRB191221B). Используя Очень большой телескоп Европейской южной обсерватории и Атакамскую большую миллиметровую/субмиллиметровую решетку — одни из самых передовых в мире оптических и радиотелескопов — они рассчитали поляриметрию быстро затухающих излучений GRB191221B. Затем они успешно измерили оптическую и радиополяризацию одновременно, обнаружив, что степень радиополяризации значительно ниже оптической.

«Эта разница в поляризации на двух длинах волн раскрывает подробные физические условия области излучения гамма-всплеска», — сказал Тома. «В частности, это позволило нам измерить ранее неизмеримую скрытую энергию».

При учете скрытой энергии команда обнаружила, что общая энергия была примерно в 3,5 раза больше, чем предыдущие оценки.

Поскольку энергия взрыва представляет собой гравитационную энергию звезды-прародителя, возможность измерить эту цифру имеет важные последствия для определения масс звезд.

«Знание измерений истинной массы звезды-прародителя поможет понять эволюционную историю Вселенной», — добавил Тома. «Первые звезды во Вселенной могут быть обнаружены, если мы сможем обнаружить их длинные гамма-всплески».