Обнаружение космологической эволюции характеристик областей рождения гамма-всплесков

В результате статистического анализа характеристик выборки гамма-всплесков с измеренными красными смещениями, чьи оптические кривые блеска имеют максимумы, обнаружена значимая корреляция максимальных светимостей и красного смещения - с ростом z светимость увеличивается по степенному закону. Этот результат с большой вероятностью отражает космологическую эволюцию плотности межзвездной среды и скорости звездообразования в областях рождения гамма-всплесков. Таким образом, впервые получены свидетельства степенного роста этих характеристик с уменьшением возраста Вселенной.

Проведен статистический анализ выборки из 38 гамма-всплесков с известными красными смещениями, 43 оптические кривые блеска которых имеют максимумы. В этой совокупности объектов были выделены следующие подвыборки. Объекты типа «промпт» (Р)  оптическое излучение которых (и прежде всего – его максимум) было зарегистрировано в основной фазе гамма-всплеска (11 случаев), объекты с послесвечением, которое сопровождалось остаточным гамма-излучением, A (U) (12 явлений) и, наконец, «чистые» послесвечения, А (20 явлений). Получены оценки всевозможных парных корреляций гамма и оптических характеристик объектов, многие из которых являются значимыми. Впервые обнаружена высокозначимая связь между оптической светимостью в максимуме послесвечения и красным смещением объекта (коэффициент корреляции 0.82) в комбинированной выборке А+А (U) (Рис.1), что свидетельствует о степенном возрастании плотности локальной (в областях рождения гамма-всплесков) межзвездной среды и в свою очередь скорости звездообразования при уменьшении возраста Вселенной (Рис. 1, 2) с показателями 4 и 6, соответственно. Установленная закономерность с большой вероятностью отражает именно эволюцию локальных зон звездообразования на масштабах до 1-10 пс, до сих пор практически не изучавшуюся. Усредненные же плотность и а звездообразования в обычных галактиках достигают максимумов на z = 3-4, уменьшаясь с ростом красного смещения, а в галактиках, где регистрируются гамма-всплески, если и монотонно возрастают, то существенно медленнее (см. Рис. 2, правая панель). С другой стороны во многих моделях космологической эволюции локальной плотности в активных областях используются степенные показатели, практически совпадающие с нашими оценками.

Связь между оптической светимостью в максимумах оптических вспышек гамма-всплесков и красным смещением.

Зависимость «плотность – красное смещение» для этих событий, полученная на основе «стандартной» модели послесвечения с использованием наблюдаемых характеристик всплесков.

Зависимость скорости звездообразования в областях рожения гамма-всплесков, найденная с использованием соотношения Кенниката-Шмидта.

Результаты определения скоростей звездообразования в наблюдениях галактик с гамма-всплесками и при моделировании.