Батьківщина далекого гамма-сплеску виявилася запорошеною

На знімку, отриманому Космічним телескопом імені Хаббла, видно далеку галактику, в якій у вересні минулого року спалахнув гамма-сплеск (зображення зі статті E. Berger et al., astro-ph/0603689)

За допомогою спостережень на Космічному телескопі імені Хаббла і на інфрачервоній космічній обсерваторії імені Спітцера вдалося отримати зображення галактики, в якій спалахнув найбільш далекий гамма-сплеск. Ця галактика вже збагачена важкими елементами, і в ній досить багато пилу. Все це говорить про високий темп формування зірок.

Виявлення гамма-сплеску на червоному зміщенні 6,3 по праву увійшло до списку найцікавіших відкриттів 2005 року. Позначення сплеску (GRB 050904) вказує, що він стався 4 вересня 2005 року. Сплеск і його післясвічення (або, як ще кажуть, ореол) спостерігали відразу кілька груп дослідників у різних діапазонах спектру включаючи оптичний. Вдалося навіть побачити початок спалаху у видимому діапазоні спектра. Блиск досягав 9-ї (!) зіркової величини.

Сам гамма-сплеск тривав всього 225 секунд. Однак потім протягом довгого часу спостерігалося оптичний післясвічення. Спектральні дані допомогли визначити відстань до сплеску. Воно дуже велике, тому зручніше записати його як червоне зміщення. Воно дорівнює 6,3. Це відповідає відстані до найбільш далеких з відомих на сьогоднішній день галактик. Виражати його в кілометрах або мільярдах світлових років безглуздо, оскільки це число залежатиме від обраної космологічної моделі і вказати його з точністю краще декількох десятків відсотків нелегко. Важливо, що цей сплеск стався «на зорі Всесвіту», коли тільки-тільки з’явилися перші галактики.

Протягом деякого часу після сплеску його оптичний ореол був занадто яскравим, щоб можна було гарненько розглянути саму галактику. Поступово блиск слабшав і нарешті стало можливим вивчити саму материнську (або ще іноді говорять «господарську», від англійської host) галактику. Такий далекий об’єкт, звичайно ж, дуже слабкий. Тому довелося використовувати всю міць «космічної артилерії» — Космічний телескоп імені Хаббла та інфрачервону космічну обсерваторію імені Спітцера. Галактика виявилася слабшою 26-ї зоряної величини, і то її вдалося зареєструвати на Космічному телескопі Хаббла лише за допомогою більш довгохвильової камери NICMOS (Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer), а ASC (Advanced Camera for Surveys) побачити і джерело.

На малюнку показано спостереження післясвічення гамма-сплеску в оптичному діапазоні протягом перших декількох днів після спалаху. По горизонтальній осі відкладено час у днях, по вертикальній — зоряна величина. Оскільки дані отримані в різних фільтрах, не потрібно дивуватися тому, що приблизно одному і тому ж моменту часу може відповідати різний блиск (зображення з сайту GRBlog, http://grad40.as.utexas.edu/grblog.php)

Ось що вдалося дізнатися. Галактика має зоряну масу близько декількох мільярдів мас сонця (це порядку маси Великого Магелланова Хмари). Галактика вже істотно збагачена металами. У ній досить багато пилу. Як і в багатьох інших далеких (а значить, молодих) галактиках, у ній високий темп утворення зірок. Він дорівнює 15 сонячних мас на рік. Враховуючи, що в середньому зірки трохи легше Сонця, отримуємо, що в рік там утворюється кілька десятків нових світил. Розмір галактики становить 2-5 кпк. Він не великий порівняно з нашою, але він типовий для молодих далеких систем. Вік зоряного населення материнської галактики GRB 050904 становить кілька десятків мільйонів років.

Ці зображення отримані Космічним телескопом імені Хаббла (два лівих) і обсерваторією імені Спітцера (два правих). Гуртом позначено місце спалаху. На двох крайніх зображеннях галактики не видно. На другому зліва знімку, отриманому камерою NICMOS на Космічному телескопі Хаббла, галактика видно досить чітко. Також галактика проступає і на наступному зображенні, отриманому на довжині хвилі 3,6 мікрону на «Спітцері» (зображення зі статті E. Berger et al., astro-ph/0603689)

Якби в галактиці не спалахнув гамма-сплеск, то її б навряд чи змогли виявити в оглядах з пошуку таких далеких зіркових систем. Справа в тому, що через велике поглинання світла всередині самої галактики у неї слабо представлено випромінювання у водневій лінії Лайман-альфа. Ця лінія зазвичай досить потужна у галактик з бурхливим зіроутворенням. Саме в розрахунку на випромінювання в цій лінії побудовані сучасні стратегії пошуку галактик на дуже великих червоних зміщеннях.

Таким чином, гамма-сплеск, як не дивно, дозволив дізнатися і дещо нове про фізику галактик (виявилося, що не всі галактики з великим червоним зміщенням мають потужне випромінювання в лінії Лайман-альфа). Автори вважають, що список дуже далеких галактик, виявлених завдяки гамма-сплескам, що спалахнули в них, зростатиме. Це важливо, адже виявити їх іншими способами дуже і дуже нелегко. Тепер ми знаємо, що багато з найбільш далеких зоряних островів, незважаючи на потужне зореутворення, є дуже важкоспостережуваними об’єктами.

Джерело: E. Berger et al. HST and Spitzer Observations of the Host Galaxy of GRB 050904: A Metal-Enriched, Dusty Starburst at z=6.295 // astro-ph/0603689.

Сергій Попов