Группа астрономов предполагает, что серия событий в далёкой галактике привела к образованию и чёрной дыры, и пульсара. Однако другие специалисты считают, что с выводами спешить не стоит.
Гамма-всплески обычно возникают при коллапсе массивных звезд. Dronandy/iStockphoto/Getty Images
1 января 2022 года обсерватория Нила Герелса Свифта зафиксировала мощный всплеск гамма-излучения из далёкой галактики. После четырёх лет анализа группа астрономов предложила драматичную версию этого всплеска — известного как GRB 220101A. По их мнению, коллапс звезды запустил формирование сразу двух объектов: пульсара и чёрной дыры.
Согласно команде под руководством Ремо Руффини, астронома из Международного центра релятивистской астрофизической сети в Италии, всё началось с коллапса ядра массивной старой звезды. Ранее в ходе ядерных реакций оно превратилось в смесь углерода и кислорода.
Когда углеродно-кислородное ядро взорвалось, высвободилось ускоряющееся облако электронов и позитронов — гипотетическое событие, которое исследователи называют «HB-сверхновой» в честь покойного физика Хоми Бхабхи, изучавшего столкновения этих частиц. Затем это облако столкнулось с находившимся поблизости белым карликом, заставив его коллапсировать и превратиться в нейтронную звезду. Коллапс белого карлика спровоцировал второй взрыв сверхновой — через 3,5 секунды после первого.
После этого второй взрыв ударил по третьему расположенному рядом звёздному объекту — ещё одной нейтронной звезде. В результате та высвободила дополнительный выброс энергии, самый яркий за всё событие, а затем коллапсировала в чёрную дыру.
Тем временем быстро движущееся вещество продолжало падать на новую нейтронную звезду, заставляя её вращаться всё быстрее и быстрее, пока она не начала совершать оборот за миллисекунды. Так она превратилась в пульсар — звезду, чьё быстрое вращение и магнитное поле создают регулярные пучки света. «Это самая сложная система, когда-либо наблюдавшаяся в астрофизике», — говорит Руффини.
Однако другие эксперты не так уверены.
«Руффини и его коллеги выдвинули интригующую идею о происхождении GRB 220101A. Но, как всегда, экстраординарные заявления требуют экстраординарных доказательств, — говорит Райан Ридден из Университета Кентербери в Новой Зеландии. — Даже с учётом прекрасных данных, доступных по GRB 220101A, наблюдения не подтверждают однозначно эту новую модель». По его словам, они с тем же успехом могут соответствовать сценарию, который заканчивается одной чёрной дырой — без нейтронной звезды.
Это нормальный способ стерилизации медицинских изделий, которые потом контактируют с воспалённым глазом или послеоперационным швом.
(Симпсоны, эпизод 2010 «Забери мою жизнь, пожалуйста»)
Мы в Гельтеке больше 30 лет работаем в тандеме с медиками, поэтому разговоры про стерильность, бактерии и методы обработки у нас ведутся регулярно. Рассказываем, зачем облучать салфетки и почему здесь всё не так страшно, как звучит.
Что это вообще за салфетка
Блефаросалфетка — это не влажная салфетка из кафе и не марлечка, пропитанная заваркой. Это медицинское изделие для обработки краёв век и ресниц. Её используют при синдроме сухого глаза (кстати, писали о нём), блефарите, воспалениях (например, при ячмене) и, что важно, после хирургических вмешательств на веках, буквально в первые дни после операции.
Вот как выглядела упаковка до изменения дизайна упаковки
Вот как сейчас
Сама пропитка довольно мягкая по составу. В ней есть поливинилпирролидон как адсорбирующий компонент, экстракты ромашки, гамамелиса, зелёного чая и календулы. Но проблема в том, что контактирует салфетка не с руками после метро, а с глазами. А глаз — это не то место, куда хочется занести случайную бактерию. В принципе, как и неслучайную.
То есть требования к таким изделиям довольно жёсткие: важна и сама стерильность, и стабильность производства, и то, насколько предсказуемо ведёт себя упаковка.
Дело было не в бобине
Поначалу мы производили салфетки у подрядчика: готовили пропитывающий состав, отправляли его бочками на сторонний завод, там делали упаковку и розлив. Но подрядчик стабильно не попадал в нужное качество: плохая запайка пакетов, смещение принта на саше, нечёткая маркировка. Доходило до того, что каждую готовую салфетку проверяли вручную.
Когда объёмы выросли до уровня, при котором проще купить собственное оборудование, решили забирать производство к себе.
Купили машину.
В идеале процесс выглядит так: в машину заправляют две большие бобины (с нетканым материалом и с упаковочной плёнкой). Дальше она работает тактами: протягивает плёнку, подаёт нетканку, отрезает салфетку нужного размера, складывает её и вкладывает в формирующийся пакетик. Потом дозатор заливает пропитку, машина запаивает саше со всех сторон, и готовый пакетик уходит на конвейер. За один такт получается сразу два пакетика, потому что нетканка подаётся с двух рулонов параллельно. Итого — 60 саше в минуту, по две секунды на штуку.
Звучит супер.
На практике, когда машина только приехала, всё пошло через одно место.
Три месяца страданий и тефлоновая изолента
На самом деле не всё и не прям через одно место, просто для нас это был новый агрегат. И пока мы его изучали, он проверял нас на прочность.
Проблемы сыпались методично.
Нетканый материал достаточно нежный, любит рваться при малейшем резком натяжении. Машина останавливалась, инженер тратил 15–20 минут на повторную заправку, все пакетики в этот момент отправлялись в утиль. Решили проблему через натяжители и тефлоновую изоленту в ключевых точках, чтобы материал шёл плавно, без рывков.
Бобина с плёнкой большого диаметра просто не влезала в станину, физически не помещалась. Добавили металлические проставки, чтобы отодвинуть ось. Без этого пришлось бы работать только с малыми бобинами и останавливать машину вдвое чаще.
Носик дозатора, который заходит внутрь пакетика и заливает пропитку, при выходе тянул за собой лишнюю жидкость. Из-за этого вес готовой салфетки прыгал от партии к партии. Пришлось синхронизировать работу всех узлов буквально до миллисекунды: каждый механизм должен срабатывать в свой момент, иначе один начинает мешать другому.
При этом выяснилось, что машина хорошо работает только на половинной скорости: при снижении производительности вдвое всё запаивалось ровно, доза держалась стабильно.
На нормальной скорости — сыпалось.
С болью, страданиями и унижениями допилили всё, что нужно было допилить, и вышли на эти 60 саше в минуту.
Почему гамма-излучение, а не что-нибудь попроще
Готовые саше упаковываются по 20 штук в коробочки, те складываются в транспортные коробки, и всё это уезжает на стерилизацию к подрядчику.
До своей установки мы ещё не дозрели.
Метод — радиационный, гамма-излучение. По данным Международного агентства по атомной энергии, оно занимает более 80% рынка радиационной стерилизации одноразовых медицинских изделий в мире. Альтернативы есть, например пар или газ.
Но у них свои ограничения.
Пар физически не может пройти сквозь запаянное саше. Газовая стерилизация работает, но оксид этилена токсичен и требует длительной дегазации. Для изделия, которое прикладывается к веку, это лишний риск. Гамма-излучение проходит через упаковку насквозь, не нарушая её герметичность. После стерилизации внутрь пакетика больше ничего не попадает до момента, пока человек его не вскроет.
Механизм простой, но безжалостный. Ионизирующее излучение разрывает химические связи в ДНК микроорганизмов (бактерий, вирусов, спор). Их клетки теряют способность воспроизводиться и погибают. Сама салфетка при этом не становится радиоактивной: излучение проходит насквозь и не накапливается. Доза излучения при этом подобрана так, чтобы вот эти наши экстракты ромашки, гамамелиса, зелёного чая и календулы не превратились на выходе в тыкву.
В смысле в бесполезную водичку.
Процесс жёстко регламентирован, есть ГОСТ ISO 11137 и смежные стандарты. Каждая партия перед стерилизацией проходит проверку на бионагрузку. В лаборатории определяют уровень контаминации и подтверждают, что он находится в пределах, при которых выбранная доза облучения гарантированно всё уничтожит. После стерилизации мы получаем протоколы с подтверждением дозы. По окончании срока годности каждой партии ещё раз проверяем стерильность архивных контрольных образцов, чтобы убедиться, что упаковка за всё это время не подвела. Плюс ежегодная валидация всего процесса целиком.
Короче, можно было делать проще.
Но тогда это была бы просто влажная салфетка.
А если вам интересно, как мы разрабатываем новые средства, или вы хотите с нами пообщаться, то заглядывайте в телеграм-канал с хрониками нашей уютной лаборатории.
Реклама. ООО «Гельтек-Медика», ИНН 7729523682 Erid 2RanyoNNLsm
Поле Ks-фильтра CAHA вокруг LHAASO J2108+5157 с областями Fermi-LAT (бел.), HAWC (зел.) и LHAASO (пунктир). Микроквазар-кандидат — зелёный крестик, совпадающий с VHE/UHE-сигналами.
В 2021 году обсерватория LHAASO обнаружила один из самых загадочных объектов неба — источник сверхвысокоэнергетического гамма-излучения LHAASO J2108+5157, испускающий фотоны с энергией выше 100 ТэВ. Его особенность? Ни на радио, ни в оптике, ни в инфракрасном диапазоне не найдено ни одного явного астрономического аналога. Он остался «невидимым» — и тем самым ещё более таинственным.
Испанские астрономы под руководством Хосепа Марти из Университета Хаэна провели детальное исследование этого региона в ближнем инфракрасном диапазоне, используя архивные данные и новые наблюдения с телескопов обсерватории Калар-Альто. Цель — найти «лицо» источника.
Результат: ничего. Ни остатков сверхновой, ни туманностей, ни выбросов газа. Единственный заметный объект — биполярный радиоисточник, внешне похожий на микроквазар. Но его инфракрасные свойства не совпадают ни с галактическим микроквазаром, ни с близкой радиогалактикой.
Вывод: этот радиоисточник — фоновая галактика, удалённая и слабоактивная, случайно попавшая в поле зрения. Она не имеет отношения к гамма-всплеску.
Таким образом, LHAASO J2108+5157 остаётся без идентифицированного источника. Ни одна из известных астрономических структур не может объяснить его энергию.
GRB 250702B (обведен красным). Снимок сделан 3 июля с помощью инфракрасной камеры HAWK-I.
Гамма-всплески (GRB) — это колоссальные космические взрывы, одни из самых мощных событий во Вселенной. Их яркость позволяет наблюдать с расстояния в миллиарды световых лет. Обычно они возникают при слиянии нейтронных звезд или взрывах массивных звезд на закате жизни.
2 июля 2025 года телескоп NASA Fermi зафиксировал необычный всплеск — GRB 250702B. Он оказался самым продолжительным в истории: вместо минут или часов он бушевал почти сутки, с тремя отдельными импульсами. Это шокировало ученых, поскольку такие взрывы обычно разрушают источник и не повторяются.
Расположение всплеска усложняло задачу: в плоскости Млечного Пути, среди звезд и пыли. Телескоп Джеймса Уэбба помог определить источник — галактику на расстоянии более 5 миллиардов световых лет. Это самая крупная и пыльная галактика, где когда-либо регистрировали GRB, что намекает на уникальность события.
Эксперты предлагают несколько объяснений. Одно — аномальный коллапс массивной звезды, породивший сверхэнергичную струю. Другое — приливное разрушение: черная дыра массой около 100 тысяч солнечных масс разорвала и поглотила белый карлик. Есть и экзотическая версия из препринта: слияние черной дыры со звездой в двойной системе, где одна звезда взорвалась, оставив дыру, а гравитация заставила пару сойтись по спирали.
"Продолжительность излучения не вписывается в классические модели коллапсаров, — говорит астроном Адель Гудвин из Университета Кертина в Австралии. — Нужно исследовать более необычные сценарии".
Разгадка GRB 250702B может открыть новый класс гигантских космических взрывов. Астрономы продолжают анализ, и будущее принесет ответы.
Команда ученых из 17 стран, в том числе физиков НИУ ВШЭ, провела анализ новых фотометрических и спектроскопических данных самого яркого гамма-всплеска в истории наблюдений — GRB 221009A. Эти данные были получены в Саянской обсерватории всего через час и 15 минут после его регистрации. Исследователи зафиксировали фотоны с энергией 18 тераэлектронвольт. Теоретически подобные высокоэнергетические частицы не должны достигать Земли, однако анализ собранной информации указывает на возможность этого факта. Полученные результаты ставят под сомнение существующие теории поглощения гамма-излучения и могут свидетельствовать о неизвестных физическах процессах.
Исследование было опубликовано в журнале Astronomy & Astrophysics. Гамма-всплески представляют собой одно из самых мощных космических явлений, в ходе которых высвобождается колоссальное количество энергии. Впервые они были зарегистрированы в гамма-диапазоне, что и дало основания для их названия. Эти всплески возникают, когда массивные звезды завершает свой жизненный цикл или сталкиваются нейтронные звезды.
9 октября 2022 года несколько космических гамма-обсерваторий зафиксировали необычайно яркую вспышку в гамма-диапазоне, впоследствии классифицированную как гамма-всплеск GRB 221009A — самый мощный за всю историю наблюдений. Интенсивность этого всплеска была столь высокой, что вызвала сбои в работе гамма-телескопов большинства орбитальных обсерваторий, включая Fermi, INTEGRAL и Конус-Винд. Более того, поток гамма-излучения, обрушившийся на Землю, вызвал значительные возмущения в ионосфере.
Энергия излучения GRB 221009A всего за сто секунд была эквивалентна энергии, излучаемой миллиардом солнц на протяжении 97 миллиардов лет, в то время как возраст Вселенной составляет лишь 13,8 миллиарда лет. События подобного рода происходят крайне редко — примерно раз в тысячу лет. Однако уникальность GRB 221009A заключается не только в его яркости. Его расстояние до нас составляет 2,4 миллиарда световых лет, что относительно близко по космическим меркам. Для сравнения, самый удаленный известный всплеск был зафиксирован на расстоянии около 13,2 миллиарда световых лет. Поэтому это событие вызвало широкий интерес в научном сообществе: уже в 2022 году было опубликовано семь статей, а к настоящему времени — более 200.
Исследователи продолжают детальный анализ данных о GRB 221009A. Международная команда ученых, в которую входят исследователи из НИУ ВШЭ, впервые провела анализ фотометрических и спектроскопических наблюдений, полученных в Саянской обсерватории спустя 1 час и 15 минут после регистрации гамма-всплеска.
Фотометрические и спектроскопические наблюдения являются методами измерения интенсивности электромагнитного излучения в видимом и инфракрасном диапазонах, а также его «цветового состава» (спектра). Первый метод позволяет определить яркость объекта, а второй — выявить химические элементы, присутствующие как в излучающем объекте, так и на пути его света к наблюдателю.
Согласно мнению ученых, данные указывают на продолжительную активность центрального объекта — компактного массивного тела, которое порождает излучение гамма-всплеска. Также отмечается, что окружающая среда вокруг взрыва изменялась от плотной, сформированной звездным ветром, до разреженной, похожей на межзвездное вещество.
Особый интерес исследователей вызывают фотоны с энергией 18 тераэлектронвольт (ТэВ), зарегистрированные от источника GRB 221009A высокогорной обсерваторией LHAASO. Теоретически такие высокоэнергетические фотоны не должны были бы регистрироваться из-за их взаимодействия с оптическими фотонами в межгалактической среде на пути к наблюдателю, однако по каким-то причинам они все же достигли Земли. Анализ показал, что регистрация фотонов с энергией 18 ТэВ представляется маловероятной в рамках существующих моделей межгалактического фонового излучения. Зафиксировать такие фотоны от источников гамма-всплесков до сих пор считалось уникальным событием.
«Регистрация высокоэнергетичных фотонов дает возможность проверить фундаментальные законы физики, включая, к примеру, принцип постоянства скорости света. Однако пока беспокоиться не стоит, так как эффект регистрации таких высокоэнергетических фотонов можно объяснить неопределенностью модели межгалактического фонового излучения, а не нарушением Лоренц-инвариантности — основополагающего принципа, согласно которому скорость света остаётся постоянной во всех системах отсчета», — комментирует Сергей Белкин, аспирант базовой кафедры физики космоса Института космических исследований РАН факультета физики НИУ ВШЭ.
Сейчас во многих областях промышленности широко применяются композиты на основе природных материалов, таких как базальт. Из него производят детали автомобилей, морских судов, трубопроводы и даже протезы. Но использование базальт-композита часто ограничено его недостаточной прочностью. Уже доказано, что повлиять на свойства материала можно с помощью гамма-облучения. Оно может как улучшить, так и ухудшить прочностные характеристики. Однако как именно меняется его микроструктура под воздействием радиации, пока не выяснено. Ученые Пермского Политеха изучили, как различные дозы облучения воздействуют на свойства базальт-композита на молекулярном уровне. Исследование позволит точнее подбирать условия для радиационного усовершенствования материалов, чтобы производить промышленные изделия с требуемыми свойствами.
Статья с результатами опубликована в журнале «Цифровая наука», 2023 год. Исследование выполнено при финансовой поддержке Минобрнауки РФ в рамках программы деятельности Пермского НОЦ «Рациональное недропользование» и проекта Международной исследовательской группы (С-26/591).
Базальт – это наиболее распространенная порода в составе земной коры. По своей сути это магма, излившаяся из жерл вулканов и застывшая камнем. Его месторождения есть практически во всех странах, их запасы огромны, поэтому использование такого материала в промышленности экономически выгодно.
Благодаря своим уникальным свойствам и сравнительной дешевизне базальт – один из самых востребованных материалов. Он экологически чистый, не горит и выдерживает температуры до 400℃, прочен, устойчив к механическим и химическим воздействиям. Базальтовые волокна широко применяются в автомобильной, аэрокосмической, нефтегазовой отрасли, строительстве и медицине. Они используются при армировании бетона, производстве цистерн и баллонов, протезов, конструировании элементов морских судов и трубопроводов.
Чем надежнее материал, тем шире сфера его применения. Научное сообщество активно исследует способы повышения прочности современных композитов, используя в том числе гамма-облучение. Уже известно, что оно может улучшить упругие и прочностные характеристики базальт-композита. Однако существует риск деструктивных изменений, поэтому важно разобраться, как именно гамма-кванты воздействуют на структуру композита в микромасштабе.
– Мы облучили образцы композиционного материала, состоящего из эпоксидного связующего и базальтового ровинга (жгута из волокон). С помощью сканирующей электронной микроскопии изучили локальный элементный состав композита при нарастающих дозах облучения, – рассказываеткандидат технических наук, доцент кафедры вычислительной математики, механики и биомеханики ПНИПУ Владимир Онискив.
Ученые выделили три группы образцов. Первая не облучалась, а использовалась для сравнения характеристик. На остальные воздействовали гамма-квантами в различных дозах (5, 10 и 15 Мрад). Время испытания зависело от запланированной дозы, например, до 15 Мрад образец облучался в течение 14 дней.
Сканирующая электронная микроскопия показала, что радиационное воздействие меняет состав материала. При дозе в 5 Мрад массовая доля углерода в эпоксидной части резко снижается, но увеличивается доля кислорода и появляется кремний. В базальте, наоборот, доля углерода увеличивается, а кислорода и кремния – снижается. Это говорит о том, что в материале формируются новые межмолекулярные связи (сшивка) с образованием органо-силикатно-кремниевых соединений, что приводит к упрочнению композита.
При дальнейшем облучении до 10 Мрад сшивка продолжается, но ее скорость заметно снижается. Поглощаемая энергия облучения становится уже избыточной. Доза 15 Мрад приводит к обратному процессу – деструкции композита.
Исследование ученых Пермского Политеха позволяет на молекулярном уровне обосновать, как гамма-кванты влияют на базальт-композиты. Политехники рекомендуют такой способ модификации материала для его упрочнения. Однако доза облучения не должна превышать 10 Мрад, а мощность излучения – 12 рад/сек. Результаты исследования помогут создавать ответственные изделия с улучшенными механическими свойствами.
Что нового известно в изучении гамма-всплесков? Было ли их раньше больше? Что такое прекурсор? Что можно изучать с помощью гамма-всплесков? Об этом рассказывает Борис Евгеньевич Штерн, астрофизик, доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник Института ядерных исследований РАН и Астрокосмический центр Физического института Академии Наук.
