
Ранний оптический ореол гамма-всплеска 12 декабря 2002 г. -- "младший брат" знаменитого GRB 990123. Что такое космические гамма-всплески? Краткий ответ на этот вопрос, поставленный природой более тридцати лет назад (или почти тридцать, если отсчет начинать от первой открытой публикации о гамма-всплесках в 1973 г.), на сегодняшний день можно кратко сформулировать так: это результат грандиозных космических взрывов (точно неустановленной природы), которые происходят в галактиках примерно 1 раз в 100 тысяч лет. Взрыв с энерговыделением порядка E = 5 x 10 в 51-й степени эрг в гамма-диапазоне происходит в межзвездной среде, которая может иметь весьма сложную неоднородную структуру с химическими аномалиями. В ряде отношений ситуация напоминает явление классических сверхновых, хотя связь гамма-всплесков со сверхновыми окончательно не установлена. В обоих случаях взрыв в среде порождает ударную волну, распространяющуюся со сверхзвуковой скоростью. Только в гамма-всплесках ударная волна ультрарелятивистская -- лоренц-фактор расширяющейся оболочки превышает значение Г ~ 100. Отметим, что вопрос о том, как именно генерируется наблюдаемое гамма-излучение и то, что является первопричиной такого взрыва, до сих пор являются предметом передовых научных исследований и дискуссий. Однако независимо от конкретных механизмов факт образования релятивистской ударной волны после гамма-всплеска следует из наблюдений рентгеновских и оптических ореолов. Теперь о событии, происшедшем 11 декабря 2002 г. Гамма-всплеск GRB 021211 был зарегистрирован и локализован спутником “HETE-2”. Всплеск характеризуется однопиковой кривой блеска с быстрым подъемом и экспоненциальным спадом потока, длительность всплеска свыше 6 секунд, полная экспозиция в диапазоне энергий 8-40 кэВ составляет S ~ 10 в минус 6-й эрг/см2. Данные о мгновенном боксе ошибок гамма-всплеска с угловым диаметром 28 угловых минут через 22 секунды были в распоряжении многочисленных наземных обсерваторий и групп наблюдателей, которые занимаются проблемой быстрых наблюдений проявлений гамма-всплесков в оптическом диапазоне. Нескольким автоматическим Телескопам "Быстрого Реагирования" (далее ТБР) в течение первых пары минут после всплеска удалось сделать снимки этой области неба и обнаружить неизвестный ранее объект примерно 15-й звездной величины с быстро уменьшающимся блеском (оптический транзиент, ОТ, или ореол). В течение первых 30 минут после всплеска блеск ореола уменьшился до 19 звездной величины (то есть поток излучения упал почти в 100 раз). В одной угловой секунде от положения всплеска была обнаружена удаленная галактика, которую 13 декабря наблюдали одним из 4-х телескопов телескопов VLT Южной Европейской Обсерватории в Чили. В спектре этой галактики видны запрещенные эмиссионные линии кислорода, по которым определили красное смещение до нее z = 0.80. Зная красное смещение и экспозицию, можно посчитать расстояние до всплеска и полное энерговыделение за время всплеска. Уже само по себе быстрое отождествление гамма-всплеска в оптике явление незаурядное - предыдущий случай быстрого отождествления был в 1999 г., когда заметили знаменитый GRB 990123 с помощью ТБР ROTSE в Лос-Аламосе. С тех пор все попытки найти "мгновенную" оптику были безуспешными, несмотря на появление свыше 10 ТБР-ов - получались лишь верхние пределы, а слабый оптический ореол (19-20 звездной величины) наблюдался спустя несколько часов после гамма-всплесков обычными наземными телескопами. Более того, в случае GRB 021211 аналогия с GRB 220123 идет дальше. Как и у предшествующего, у последнего гамма-всплеска блеск мгновенного оптического ореола круто уменьшался со временем в первые 10 минут, а затем стал более пологим. Любопытно, что наблюдения, проведенные уже несколько часов спустя дали только верхние пределы - ореол исчез как не бывало. Однако этот последний факт легко понятен - мы имеем дело с эффектом джета в гамма-всплеске, причем в последнем случае эффект проявился раньше, чем в GRB 990123. Таким образом, оптические наблюдения доказывают общую природу GRB 990123 и GRB 021211 и подтверждают существующую модель ярких ранних оптических ореолов (ярче 15 звездной величины), предложенную в 1999 г. в работах Питера Месароша и Мартина Риса и Реема Сари и Цви Пирана как раз накануне открытия этого явления у GRB 990123. Согласно этой модели, мгновенные оптические ореолы должны наблюдаться от обратной ударной волны, которая движется внутрь расширяющейся релятивистской оболочки с умеренно-релятивистскими скоростями. Полная энергия в обратной волне сравнима с энергией в прямой (то есть с энергией гамма-всплеска), но температура за фронтом примерно в Г раз меньше. Это приводит к тому, что при равных физических условиях формирования нетеплового (синхротронного в этой модели) излучения в прямой и обратной ударных волнах максимум излучения от обратной ударной волны будет наблюдаться на энергиях в Г в квадрате более низких, чем гамма-излучение, т. е. в оптическом и УФ-диапазоне. Уменьшение потока мгновенных оптических ореолов со временем зависит от динамики распространения обратной ударной волны, однако факт совпадения временных наклонов в рассматриваемых гамма-всплесках, по-видимому, указывает на универсальность механизма. То обстоятельство, что максимальный оптический поток от GRB 021211 был примерно в 100 раз меньше, чем от GRB 990123 (при том, что последний находился на красном смещении z = 1.6 и был в несколько раз ярче) может объясняться меньшей энергетикой (очевидно, эффекты джета на столь ранних фазах не играют роли).