Военный проект США неожиданно привел к открытию вспышек из дальнего космоса

В 1960-х годах спутники серии Vela разрабатывались вовсе не для астрономических исследований. Их создали для контроля за соблюдением договора о запрете ядерных испытаний. Аппараты должны были фиксировать всплески гамма-, рентгеновского и нейтронного излучения, способные указывать на тайные ядерные взрывы в атмосфере, околоземном пространстве или космосе. Однако во время работы техника зарегистрировала совершенно иной сигнал.

2 июля 1967 года спутник Vela 4 обнаружил короткий гамма-всплеск. Аналогичный сигнал зафиксировали и аппараты Vela 3. Полученные данные не соответствовали признакам ядерного испытания, не напоминали технический сбой и не имели очевидного земного происхождения. Позднее ученые поняли, что столкнулись с первым зарегистрированным гамма-всплеском — одним из самых мощных космических явлений.

К такому выводу исследователи пришли не сразу. Лишь в 1973 году сотрудники Лос-Аламосской лаборатории опубликовали первую научную работу после накопления достаточного количества аналогичных сигналов. Ученые смогли доказать, что источники вспышек не связаны ни с Землей, ни с Солнцем.

Позднее специалисты NASA Goddard и Лос-Аламоса уточнили, что данные не находились под официальным грифом секретности. Задержка публикации объяснялась необходимостью убедиться, что речь идет именно о новом космическом явлении, а не об ошибке приборов.

Программа Vela появилась после подписания в 1963 году соглашения между США, СССР и Великобританией о частичном запрете ядерных испытаний. Спутники выводили на высокую орбиту парами для наблюдения за обширными участками пространства вокруг Земли. На борту находились специальные детекторы, реагировавшие на радиационные признаки ядерных взрывов.

Именно военные приборы неожиданно открыли новое направление в астрофизике. Гамма-детекторы оказались достаточно чувствительными, чтобы улавливать мощные кратковременные сигналы из глубокого космоса.

Первые аппараты фиксировали вспышки, но не могли точно определить направление источника. Ситуация изменилась после запуска более совершенных спутников Vela 5 и Vela 6. Они позволяли вычислять источник сигнала по разнице времени прихода всплеска на разные аппараты.

В статье “Observations of Gamma-Ray Bursts of Cosmic Origin”, опубликованной в 1973 году, Рэй Клебесадел, Иэн Стронг и Рой Олсон описали 16 гамма-всплесков, зарегистрированных с 1969 по 1972 год. Авторы осторожно изложили данные наблюдений, не пытаясь объяснить природу самих явлений.

Тогда термин «космическое происхождение» означал лишь то, что сигналы приходят не от Земли и не от Солнца. Вопрос об их реальном расстоянии оставался предметом многолетних споров. Если источники находились рядом с Млечным Путем, их энергия выглядела огромной, но допустимой. Если же всплески приходили из удаленных галактик, масштабы выделяемой энергии становились почти невероятными.

Серьезный перелом произошел после запуска в 1991 году обсерватории Compton Gamma Ray Observatory. Ее прибор BATSE показал, что гамма-всплески распределены по небу почти равномерно. Это плохо согласовывалось с версией об их происхождении внутри Млечного Пути.

Окончательно ситуация прояснилась в 1997 году, когда спутник BeppoSAX сумел достаточно точно определить координаты одного из всплесков. Наземные телескопы обнаружили его послесвечение, что позволило находить галактики-источники и измерять красные смещения.

Сейчас гамма-всплески делят на две основные категории. Короткие продолжаются менее двух секунд и связаны со столкновениями нейтронных звезд или черных дыр. Длинные всплески длятся дольше двух секунд и возникают при коллапсе массивных звезд с образованием черной дыры.

Ключевую роль в этих процессах играют узкие струи вещества, выбрасываемые почти со скоростью света. Если одна из них направлена к Земле, всплеск становится чрезвычайно ярким.

Одним из самых мощных событий последних лет стал гамма-всплеск GRB 221009A, зарегистрированный 9 октября 2022 года аппаратами Fermi, Swift и другими обсерваториями. Из-за рекордной яркости он получил неофициальное название BOAT — Brightest Of All Time. Сигнал шел к Земле около 1,9 миллиарда лет. По данным NASA, всплеск оказался настолько сильным, что временно перегрузил многие гамма-детекторы на орбите.

Анализ примерно 7000 гамма-всплесков показал, что события подобной мощности происходят в среднем лишь раз в 10 тысяч лет.

Так военная программа времен холодной войны неожиданно привела к открытию явлений, связанных с гибелью звезд, рождением черных дыр и столкновениями нейтронных звезд. Исследования, начавшиеся с поиска скрытых ядерных испытаний, со временем превратились в отдельное направление современной астрофизики.