Ученым МГУ впервые удалось зарегистрировать поляризацию собственного оптического излучения гамма-всплесков — самых мощных и очень коротких взрывов во Вселенной, длящихся несколько десятков секунд. Собственным излучением гамма-всплесков называется оптическое излучение в момент взрыва. Такие наблюдения представляют собой сложнейшую научно-техническую задачу, поскольку взрыв длится менее нескольких минут. И эту задачу удалось решить в МГУ с помощью Глобальной сети телескопов-роботов МАСТЕР (Мобильная Астрономическая Система ТЕлескопов-Роботов). Результаты работы опубликованы в журнале Nature.
25 июня 2016 года в 22 часа 40 минут 16 секунд всемирного времени космическая обсерватория имени Энрике Ферми (НАСА, США) зарегистрировала всплеск гамма-излучения, который впоследствии оказался лишь предвестником настоящей гигантской вспышки. Через 31 секунду российский робот-телескоп Глобальной сети МАСТЕР МГУ имени М.В.Ломоносова, расположенный на Канарах (Обсерватория Института астрофизики Канарских островов, Тенерифе, Испания), получил сообщение Ферми и еще через 26 секунд начал съёмку квадрата ошибок оптическими камерами.
Глобальная сеть космического мониторинга МАСТЕР МГУ. Источник: Владимир ЛипуновНесмотря на большие ошибки в первичных координатах гамма-всплеска, весь квадрат ошибок попал в камеры сверхширокого поля МАСТЕР-ШОК — наземный аналог камер ШОК, установленных на борту космической обсерватории «Ломоносов». Поэтому МАСТЕР уже «смотрел» в нужное место, когда через 131 секунду после первого сообщения космическая обсерватория НАСА зарегистрировала саму катастрофу с высокой координатной точностью. Теперь к Канарскому МАСТЕРу присоединился Крымский МАСТЕР-Таврида МГУ — новый узел Глобальной сети, работавший тогда в тестовом режиме. Через 12 секунд после получения уточненных координат в 22 часа 44 минуты 30 секунд МАСТЕР-Таврида получил первые кадры.
Главная задача состояла в том, чтобы обнаружить поляризацию собственного оптического излучения гамма-всплесков. Собственное оптическое излучение — это оптическое излучение, возникающее синхронно с гамма-излучением. Наблюдение собственного оптического излучения — одна из сложнейших задач современной экспериментальной астрофизики, поскольку требует полной роботизации процесса наблюдений и оригинальной конструкции самого телескопа.
В результате МАСТЕР не только снял весь фильм о взрыве с лучшим разрешением по времени, но и впервые в истории зарегистрировал поляризацию оптического излучения гамма-всплеска в тот момент, когда вспышка еще продолжалась.
Гамма-всплеск GRB160625B оказался одним из самых мощных космических взрывов, который возник в узком потоке релятивистских частиц, ускоренных электромагнитным полем образующейся на наших глазах быстровращающейся черной дыры на другом конце Вселенной.
Телескоп-робот МАСТЕР-Таврида на Крымской обсерватории МГУ. 25 июня 2016 г. телескоп принял участие в наблюдении сверхъяркого гамма-всплеска GRB 160625B. Источник: Владимир Липунов«Обнаруженная поляризация собственного оптического излучения показала, что жерло самой мощной космической пушки образовано упорядоченным мощным магнитным полем, сформированным образующейся черной дырой», — говорит руководитель проекта МАСТЕР, профессор отделения астрономии физического факультета МГУ, заведующий лабораторией космического мониторинга Государственного астрономического института имени П.К. Штернберга МГУ, доктор физико-математических наук Владимир Липунов.
15 лет назад, весной 2002 года, группа ученых МГУ под руководством профессора Владимира Липунова при финансовой поддержке Московского объединения «Оптика» приступила к созданию первого российского, полностью роботизированного телескопа МАСТЕР, способного наблюдать самые мощные и очень короткие взрывы во Вселенной — гамма-всплески, которые длятся, как правило, несколько десятков секунд. Первые наблюдения были проведены уже осенью 2002 года. За шесть последовавших лет наблюдений группа энтузиастов зарегистрировала только два гамма-всплеска.
Этот крупномасштабный астрофизический эксперимент удался благодаря взаимодействию ученых нескольких стран, создавших уникальное роботизированное оборудование в гамма-лучах, инфракрасном излучении, и единственной в мире глобальной оптической поисковой сетью телескопов-роботов МАСТЕР, созданной по программе развития МГУ имени М.В.Ломоносова при поддержке Московского объединения «Оптика». Среди соавторов статьи в Nature большинство (8 человек) — ученые из России. Работа проходила совместно с коллегами из Испании, ЮАР, США, Мексики, Великобритании, Италии, Израиля, Австралии.
Сейчас создано 8 роботизированных обсерваторий МАСТЕР, расположенных на четырех континентах в Северном и Южном полушариях. Глобальная сеть МАСТЕР стала лидером ранних оптических наблюдений гамма-всплесков в мире. Параллельно МАСТЕР открыл более тысячи взрывных явлений во Вселенной. МАСТЕР внес решающий вклад в оптический поиск источника первого гравитационно-волнового всплеска, обнаруженного детектором LIGO (США); также он сотрудничает с большими нейтринными установками ICECube (США) и ANTARES (Франция). Попутно Глобальная сеть МАСТЕР открыла 8 потенциально опасных астероидов.
Черным цветом показаны наблюдения гамма-события, зарегистрированные американской космической обсерваторией Ферми 25 июня 2016 года (G1 — предвестник, G2 — основной импульс, G3 ê повторный импульс). Синим и голубым показаны оптические наблюдения двух роботов МАСТЕР на Канарских островах и в Крымской обсерватории МГУ. Обратите внимание на треугольнички слева от основного события — это верхние пределы на поток излучения. Источник: Владимир Липунов
Обнаружение поляризации собственного (синхронного с гамма-) оптического излучения гамма-всплеска GRB160625B телескопом-роботом МАСТЕР, установленным на Канарских островах (красные квадраты — переменная поляризация гамма-всплеска, голубые, сиреневые и желтые — поляризация опорных звезд, серым цветом показана интенсивность гамма-излучения). Источник: Владимир ЛипуновРегистрация поляризации оптического излучения, синхронного с гамма-излучением, является не только большим научным достижением, о котором команда МАСТЕР мечтала 15 лет с момента начала проекта, но и свидетельством высокого качества отечественных инновационных технологий, созданных при участии ученых МГУ и ОАО «МО "Оптика"».
Уникальное математическое обеспечение, созданное российскими учеными, может быть использовано для решения не только фундаментальных научных задач, но и прикладных, среди которых борьба с космическими угрозами, мониторинг ближнего космоса, наблюдение космического мусора.
В проекте МГУ участвуют Благовещенский государственный педагогический университет, Иркутский государственный университет, Крымская астрономическая станция МГУ и Кисловодская солнечная станция Пулковской обсерватории, Южноафриканская астрономическая обсерватория (ЮАР), Канарский институт астрофизики (Испания), Астрономическая обсерватория национального университета г. Сан-Хуан (Аргентина).
Фото: Робот-телескоп МАСТЕР на Канарских островах впервые открыл поляризацию собственного излучения гамма-всплесков 25 июня 2016 года. Тенерифе. Обсерватория Тейде Канарского института астрофизики (Испания). Источник: Владимир Липунов