Глобальная сеть телескопов-роботов МАСТЕР открыла поляризацию собственного оптического излучения гамма-всплесков
Ученым физического факультета 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.
Несмотря 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.
«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.
Регистрация 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).