Temni gama žarki GRB020819. Kreditna slika: Keck. Kliknite za povečavo.
Skoraj vse, kar vemo o Vesolju, prihaja do nas s pomočjo svetlobe. Za razliko od materije je svetloba do naših instrumentov edinstveno primerna za potovanje po velikih razdaljah skozi vesolje. Vendar je večina astronomskih pojavov vztrajna in ponovljiva - nanje se lahko zanašamo, da se bodo dolgotrajno opazovali ali se redno vračali. Vendar to ni tako za izbruhe gama žarkov (GRB-jev) - tiste skrivnostne kozmološke dogodke, ki polnijo fotone (in sub-atomske delce) z absurdno visokimi nivoji energije.
Prvi odkrit nebesni GRB se je zgodil med spremljanjem pogodbe o jedrskem orožju leta 1967. Ta dogodek je zahteval leta analiz, preden je bil potrjen njegov nezemeljski izvor. Po tem odkritju so uvedli primitivne metode triangulacije z uporabo detektorjev, ki se nahajajo na različnih vesoljskih sondah znotraj medplanetarne mreže (IPN). Takšne metode so zahtevale veliko krčenja števil in onemogočile takojšnje spremljanje z uporabo zemeljskih instrumentov. Kljub zamudam je bilo katalogiziranih na stotine virov gama žarkov. Danes bi - čeprav bi uporabljali internet - še vedno potrebovali več dni, da bi odgovorili s pristopom zaznavanja tipa IPN.
Vse to se je začelo spreminjati leta 1991, ko je NASA v svoj vesoljski program "Great Observatories" postavila vesolje Compton Gamma Ray Observatory (CGRO) v vesolje z vesoljskim shuttleom Atlantis. V štirih mesecih skeniranja neba je CGRO astronomom dal jasno vedeti, da se vesolje skoraj vsakodnevno spopada s sporadičnimi in široko razširjenimi paroksizmi gama žarkov - paroksizmi, ki jih povzročajo kataklizmični dogodki, ki širijo ogromne količine gama in drugih visokoenergijskih sevanj po brezno prostora-časa.
Toda CGRO je imel eno glavno omejitev - čeprav je lahko hitro zaznal gama žarke in opozoril astronome, ni bil posebej natančen, kje so se takšni dogodki zgodili v vesolju. Zaradi tega velikega "kroga napak" astronomi niso mogli najti vidne svetlobe takšnih dogodkov. Kljub tej omejitvi je CGRO odkril na stotine neprekinjenih, periodičnih in epizodičnih virov gama žarkov - vključno s supernovami, pulsari, črnimi luknjami, kvazarji in celo samo Zemljo! Medtem je CGRO odkril tudi nekaj nepričakovanega - nekateri pulsarji so delovali kot ozko pasovni oddajniki gama žarkov, ne da bi spremljali vidno svetlobo - in v tem je astronomov prvi občutek "temnih" GRB.
Danes vemo, da "temni pulsarji" niso edini "temni" viri gama žarkov v vesolju. Astronomi so ugotovili, da je nekaj majhnega dela epizodičnih (enkratnih) GRB tudi malo vidne svetlobe, zato želijo vedeti, zakaj je tako kot kdorkoli odkljukan zaradi nenavadnega in nerazložljivega. V resnici so GRB tako edinstveni, da se pogosto lahko slišijo ljubitelji, ki pravijo: "Ko ste videli enega GRB, ste videli enega GRB".
Prvi satelit, ki je poenostavil optično zaznavanje sledilnikov GRB, je bil BeppoSAX. BeppoSAX, ki ga je razvila italijanska vesoljska agencija sredi devetdesetih let prejšnjega stoletja, je začel izvajati 30. aprila 1996 z rta Canaveral in nadaljeval odkrivanje in določanje virov emisij rentgenskih žarkov do leta 2002. Krog napak BeppoSax je bil dovolj majhen, da je optičnim astronomom omogočil, da hitro izsledijo številne GRB naknadne žare za podrobno proučevanje vidne svetlobe z uporabo zemeljskih instrumentov.
BeppoSAX je ponovno vstopil v Zemljino atmosfero 29. aprila 2003, toda do takrat je bila Nasina zamenjava (HETE-2 High Energy Transient Explorer-2) že nekaj let na postaji na nizkozemski orbiti. Instrument na HETE-2 (prvi inkarnaciji HETE se ni uspel ločiti od tretje stopnje svoje rakete Pegasus leta 1996) je razširil obseg rentgenskega odkrivanja in zagotovil še strožje kroge napak - samo tisto, kar so astronomi potrebovali, da izboljšajo svoj odzivni čas v lociranje ponjav GRB.
Dve leti in nekaj mesecev pozneje (ponedeljek, 19. avgusta 2002) je HETE-2 sprožil zvonove in piščalke, saj je bil močan vir gama žarkov zaznan nekje v bližini glave ozvezdja Ribe ribe. Ta dogodek (imenovan GRB 020819) je povzročil vrsto astronomskih opazovalnic, da so začele zajemati radiofrekvenčne, bližnje infrardeče in vidne svetlobne fotone v prizadevanju, da ugotovijo, kje se je dogodek zgodil, in pomagajo smiselnemu pojavu, ki ga vodi.
Kot je razvidno iz prispevka "Radio Afterglow in Host Galaxy of the Dark GRB 020819", ki ga je 2. maja 2005 objavila mednarodna skupina preiskovalcev (vključno s Pall Jakobsson z Inštituta Niels Bohr, Kopenhagen, Danska, ki je dokazal ta članek), v štirih urah odkrivanje 1-metrskega teleskopa Siding Spring Observatory (SSO) je bil v Avstraliji obrnjen v območje prostora manjše od 1/7 navideznega premera Lune. 13 ur pozneje drugi, nekoliko večji instrument - 1,5 metra P60 enota na Mt. Palomar - se je tudi pridružil lovu. Noben instrument - čeprav je zajemal svetlobo tako šibko kot magnitude 22 - ni ujel ničesar nenavadnega za to vesoljsko območje. Vendar se je velika in izjemno fotogenična spiralna galaksija z 19,5-odstotno magnetno maso lepo spustila v okvir njihovih instrumentov.
Petnajst dni kasneje je 10-metrski instrument Keck ESI na Mauna Kea na Havajih posnel isto območje v modri in rdeči svetlobi do magnitude 26,9. Na tej optični globini bi bilo mogoče opaziti izrazito "blob" 24. magnitude (za katero se domneva, da je območje nastanka zvezde HII) 3 ločne sekunde severno od spiralne galaksije. Končni poskus, da bi še kaj zaznali, je bil izveden 1. januarja 2003 - spet z metrom Keck 10. V optični svetlobi, ki izhaja iz območja GRB 020819, ni bilo sprememb. Vse to je potrdilo, da noben vidni naknadni žarek ni spremljal izbruha gama žarkov, ki ga je HETE-2 odkril kakšnih 134 dni prej. Preiskovalna skupina je imela svoj "temni gama žar". Kasneje bi prišla naloga ugotoviti, kaj za vraga je - ali vsaj ni bilo ...
Občasno v celotnem ciklu optičnega in blizu infrardečega pregleda smo območje razpoka spremljali na frekvencah radijskih valov. Z uporabo VLA (Very Large Array - sestavljen iz 27-ih 25-milimetrskih posod, ki so nameščene petdeset milj zahodno od Socorra-ja, New Mexico), je uspelo ujeti slepo sled za sevanje 8,48 Ghz in določiti njegov lokal.
Prvi radijski valovi iz GRB 020819 so bili zbrani 1,75 dni po alarmu HETE-2. Do dne 157 se je raven energije spustila do točke, ko vira ni bilo več mogoče videti samozavestno. Toda do tega trenutka je bila njegova lokacija natančno določena na "klobuku" tri ločne sekunde severno od jedra prej neraziskane spiralne galaksije. Na žalost - zaradi osenčenosti - razdalje do samega bloba ni bilo mogoče spektrografsko določiti -, vendar je bilo ugotovljeno, da je galaksija ležala nekje 6,2 BLY in uživa "visoko samozavest", kar zadeva odnos z virom.
Kot rezultat takšnih raziskav astronomi zdaj čedalje več spoznavajo o razredu kataklizmičnih dogodkov, ki povzročajo ogromne tokove visoko-nizkoenergijskih fotonov, medtem ko skoraj v celoti preskočijo vmesne frekvence - na primer ultravijolično, vidno in bližnje infrardeče svetlobo. Ali obstaja kaj, kar bi lahko to pojasnilo?
Na podlagi učenja iz GRB 020819 je ekipa raziskovala tri modele ognjeničnih udarcev, kako se lahko pojavijo temni GRB-ji. Od treh (enakomerna ekspanzija visokoenergijskih plinov v homogen medij, enakomerna širitev v stratificiran medij in kolimirani curek, ki prodira v kateri koli medij tipa), je bilo najbolje, da se vedenja GRB 020819 enakomerno širijo z visoko energijskimi plini. v homogeni medij drugih plinov (model, ki ga je leta 1998 prvič predlagal astrofizik R. Sari et al.). Vrlina tega izotropnega ekspanzijskega modela je (po besedah preiskovalne skupine), da je "zaradi odsotnosti vidne svetlobe treba priklicati le skromno količino izumrtja".
Poleg zmanjšanja obsega možnih scenarijev, povezanih s temnimi GRB-ji, je skupina ugotovila, da je "GRB 020819, sorazmerno bližnji razpok, le eden od dveh od 14 GRB, lokaliziranih znotraj (2 ločni minuti z uporabo) HETE-2, ki nimajo poročanega OA. To je v podporo nedavni trditvi, da je frakcija temnega razpoka precej nižja od predhodno predlagane, morda le 10%. "
Spisal Jeff Barbour
