Два снимка одного маяка: как узнали форму космической струи ✛ ✎

Оригинал: "The angular structure of the GW170817 jet from prompt emission alone"
· R. Moradi, R. Ruffini
arXiv:2609.04776v1 · 2026-09-04 · arXiv non-exclusive · собственный разбор · 1 мин
По двум одинаковым взрывам, увиденным под разными углами, восстановили, как свет распределён в невидимой струе.

Маяк светит по-разному в зависимости от того, откуда на него смотреть. Если лодка плывёт прямо в луч, свет кажется ослепительным. Если с берега виден только край луча, маяк выглядит тусклым. Два снимка одного маяка с разных ракурсов помогают понять, как устроен его свет. Примерно так учёные разобрались с двумя космическими взрывами.

Первый взрыв, GRB 090510, был ярким, как фара в лицо: мы смотрели почти точно вдоль его струи. Второй, GW170817, родился при слиянии двух нейтронных звёзд и оказался в миллион раз тусклее. Долго не могли понять, в чём дело: то ли мы видим его сбоку, то ли сама струя устроена неоднородно.

Струя, или джет, — это узкий поток вещества, выброшенный при взрыве со скоростью, близкой к световой. От угла, под которым мы на него смотрим, зависит, насколько ярким он покажется.

Учёные предположили, что оба взрыва — это одинаковые системы, просто увиденные под разными углами: первый вдоль оси, второй под углом около 20 градусов. Они сравнили яркость и цвет двух всплесков и получили простое число: энергия в струе растёт как скорость вещества в степени 3.76. Это значит, что струя устроена неоднородно: в центре она быстрая и яркая, а к краям замедляется и тускнеет. Такое объяснение исключило несколько прежних моделей. Оказалось, что слабость GW170817 — не случайность ракурса, а свойство самой струи. На нашем луче зрения вещество просто излучает меньше энергии. Это открытие помогает лучше понимать, как устроены взрывы во Вселенной и почему мы видим лишь малую их часть.

Задержка между гравитационными волнами и гамма-излучением у GW170817 составила 1.74 секунды. Из них 0.41 секунды объясняется угловым разбросом излучения, а остальное — временем, которое потребовалось джету, чтобы пробить оболочку из выброшенного при слиянии вещества.

В романе «Контакт» Карла Сагана сигнал из космоса приходит в виде последовательности импульсов, которую герои расшифровывают как структуру. Здесь структура джета тоже восстанавливается из двух импульсов, но вместо инопланетного послания — два естественных гамма-всплеска, увиденных под разными углами.

n = \frac{\ln(E_{\mathrm{iso}}^{(A)}/E_{\mathrm{iso}}^{(B)})}{\ln(E_{\mathrm{p,i}}^{(A)}/E_{\mathrm{p,i}}^{(B)})}
Отношение логарифмов изотропных энергий и пиковых энергий двух всплесков даёт наклон зависимости излучаемой энергии от лоренц-фактора.
E_{\mathrm{p,i}} \propto \Gamma(\theta_{\mathrm{v}})
Пиковая энергия спектра пропорциональна лоренц-фактору вещества на луче зрения.
R_{\gamma} = 2\Gamma^2(\theta_{\mathrm{v}}) c T_{\mathrm{ang}}
Радиус, на котором излучается гамма-всплеск, определяется лоренц-фактором и временем углового разброса.
Понятия
gw170817 джет