天体物理学家确定如何寻找超新星

目前检测到与伽马射线爆发相关的超新星的概率为0.00346%。由位于不同地理坐标的多个望远镜组成的网络，检查不同光度滤光片中的数据，分析图像并考虑爆发发生的主星系的特征，将有助于发现更多的超新星。该研究发表在《模式识别与图像分析》杂志上。

伽马射线暴是宇宙中最强大的耀斑，在伽马范围内释放出大量能量。爆发的活跃阶段可能持续不到一秒，但它释放的能量比太阳数十亿年释放的能量还要多。这些爆发是在1967年意外发现的，当时美国秘密卫星Vela记录了伽马射线信号，该卫星是为跟踪苏联和英国大气层中的核爆炸而发射的。但令人惊讶的是，信号不是来自地球，而是来自太空。

伽马射线暴通常发生在距地球相当远的地方，不会构成直接威胁。然而，如果这样的爆发发生在我们的银河系附近，保护我们免受危险辐射的臭氧层将被破坏，所有生物都将暴露在有害的宇宙辐射下。这样的灾难将导致生物体的灭绝。因此，天体物理学家继续研究这种现象及其可能的后果，以便更好地理解和评估潜在的风险。

这些爆发的确切机制尚未得到充分研究，但根据一种理论，其中一些爆发是在因塌缩而发生的超新星爆发之后出现的。

坍缩是质量比太阳大8-10倍的恒星演化过程中的一个阶段，当恒星耗尽“核燃料”供应并停止抵抗引力压缩时，就会激活坍缩阶段。其核心的密度变得极高，并发生爆炸——超新星。在这次爆炸中，大量物质以每秒数百公里的速度喷射到太空中。这会产生与环境碰撞并引起伽马辐射的粒子流。

GRB201015A伽马射线爆发的天文图像。该爆发于2020年10月15日被检测到。左图显示了10天后其定位的区域，此时伽马射线爆发应该逐渐消失。在11月的图像中，光源变暗，这表明它是一颗超新星，爆发是由它引起的。

与此同时，超新星爆炸远不如它产生的伽马射线爆发那么引人注目。尽管天体物理学家到2023年已经检测到约13,000次伽马射线爆发，但只有45次经证实与超新星有关。事实上，此类突发的数量可能更多。HSE天体物理学家分析了检测超新星时可能出现的误差和选择性效应，并描述了如何将其最小化。

研究伽马射线爆发的程序如下：空间天文台的仪器(Swift、Fermi、INTEGRAL)检测伽马辐射并将其坐标传输到地球。之后，研究人员测量红移，这是一个表征到观测源距离的参数。如果偏移量小于或等于0.5，则伽马射线爆发很可能是由超新星引起的，应该进行观测。

超新星在伽马射线爆发后5-20天出现在图像中。有一些限制可能会阻止它被检测到，例如，如果源距离地球太远。

“如果我们将伽马射线暴比作一盏灯笼，那么超新星就像一支蜡烛。它会将能量向各个方向‘扩散’，因此它无法像向一个方向发射光束的伽马射线暴那样发光。“如果我们发现红移相对较大，并且我们可以观察到伽马射线爆发，那么在这种情况下，超新星可能不会被注意到，”该文章的作者、联合太空部的博士生谢尔盖·贝尔金(SergeyBelkin)说道。空间研究所(RAS)物理学。

研究人员指出，超新星所在的宿主星系如果太亮而遮蔽了超新星，或者相反，尘埃太多以至于吸收和/或分散了超新星的光，也会阻碍其探测。

“打个比方来说，这就像拿着蜡烛或手电筒在雾中行走一样。如果一个人拿着蜡烛行走，就会更难看到他们，因为光线会被吸收和散射，而一个人拿着蜡烛行走，就会更难看到他们，因为光线会被吸收和散射。”手电筒光更容易被注意到。因此，如果超新星在宿主星系的特定滤光器中不可见，则在其他光度滤光器中观察源是有意义的，其中光吸收可能较低，这将使分离超新星是可能的，”谢尔盖·贝尔金解释道。

考虑爆炸发生的地方也很重要。如果在远离宿主星系中心的旋臂中观察到超新星，那么检测到超新星的机会将高于在其核心附近。

这个问题可以通过在伽马射线爆发和超新星完全消失后再观察宿主星系几天，然后将已经平静的星系的图像与活跃超新星阶段获得的图像相关联来解决。，并删除银河背景。星系本身将消失，并且在其核心附近将观察到超新星。

在地球上，恶劣的天气条件会阻碍研究活动。为了使风、湿度、降雨和云层不干扰观测，研究人员建议在不同地理纬度和经度组织一个统一的观测网络。

“我们需要一个由遍布世界各地的多个望远镜组成的完善网络。我们希望在来自不同国家的同事的帮助下，这将成为可能。我们鼓励研究人员仔细研究从一般系列中脱颖而出的每一个案例，甚至如果它最初看起来微不足道，”该文章的另一位作者AlexeyPozanenko评论道。