Kreditna slika: ESO
Izbruhi gama žarkov so nekatere največje eksplozije v vesolju; človek lahko ustvari več energije v nekaj sekundah, kot sonce ustvari v 10 milijard letih. Verjamemo, da so posledica, ko se zruši super masivna zvezda, imenovana hipernova. Astronomi iz evropskega južnega observatorija so s tehniko, imenovano polarimetrija, omogočili sledenje oblike eksplozije. Če bi šlo za sferično eksplozijo, bi imela svetloba naključno polarnost, vendar so ugotovili, da plin teče v curkih, ki se s časom širijo.
"Gama žarki (GRB)" so zagotovo med najbolj dramatičnimi dogodki, ki jih pozna astrofizika. Ti kratki utripi energijskih gama-žarkov, ki so jih prvič zaznali v poznih šestdesetih letih prejšnjega stoletja vojaški sateliti, trajajo od manj kot ene sekunde do nekaj minut.
Ugotovljeno je bilo, da so GRB na izjemno velikih ("kozmoloških") razdaljah. Med takšnim dogodkom se v nekaj sekundah sprosti energija, večja od energije Sonca v celotni življenjski dobi več kot 10.000 milijonov let. GRB so res najmočnejši dogodki od velikega poka, ki ga poznamo v vesolju, prim. ESO PR 08/99 in ESO PR 20/00.
V preteklih letih so se pojavili občasni dokazi, da GRB signalizirajo propad izjemno masivnih zvezd, tako imenovanih hipernov. To se je nazadnje pokazalo pred nekaj meseci, ko so astronomi z instrumentom FORS na zelo velikem teleskopu ESO (VLT) dokumentirali nesluteno podrobno spremembe v spektru svetlobnega vira ("optični žarek") gama-žarkov GRB 030329 (prim. ESO PR 16/03). Ob tej priložnosti je bila zagotovljena trdna in neposredna povezava med kozmološkimi eksplozijami gama žarkov in eksplozijami zelo masivnih zvezd.
Gamma-Ray Burst GRB 030329 je bilo odkrito 29. marca 2003 z NASA-ino visoko vesoljsko plovilo Transient Explorer. Nadaljnje opazovanje s spektrografom UVES na 8,2-metrskem teleskopu VLT KUEYEN v observatoriju Paranal (Čile) so pokazale, da ima rdeči premik 0,1685 [1]. To ustreza razdalji približno 2.650 milijonov svetlobnih let, zaradi česar je GRB 030329 drugi najbližji dolgotrajni GRB, ki je bil kdajkoli odkrit. Bližina GRB 030329 je povzročila zelo svetlo izpustitev, kar je omogočilo najširša nadaljnja opazovanja vsakega dotlej.
Skupina astronomov [2] pod vodstvom Jochena Greinerja iz Max-Planck-Instituta za zunajzemeljsko fiziko (Nemčija) se je odločila, da bo izkoristila to edinstveno priložnost za preučevanje polarizacijskih lastnosti zaledja GRB 030329, ko se je razvila po nastanku eksplozija.
Hypernovee, vir GRB, so res tako daleč, da jih je mogoče videti le kot nerazrešene točke svetlobe. Zato se morajo astronomi za preizkus svoje prostorske strukture zanašati na trik: polarimetrijo (glej ESO PR 23/03).
Polarimetrija deluje na naslednji način: svetlobo sestavljajo elektromagnetni valovi, ki v določenih smereh nihajo (ravnine). Odboj ali razprševanje svetlobe daje prednost nekaterim usmeritvam električnega in magnetnega polja nad drugimi. Zato polarizirajoča sončna očala lahko odstranijo odsev sončne svetlobe, ki se odbija od ribnika.
Sevanje v eksploziji gama žarkov nastaja v urejenem magnetnem polju, kot tako imenovano sinhrotronsko sevanje [3]. Če je hipernova sferično simetrična, bodo vse usmeritve elektromagnetnih valov enake in bodo povprečne, zato ne bo neto polarizacije. Če pa plina ne izlivamo simetrično, ampak v curek, se bo na svetlobi odtisnila rahla neto polarizacija. Ta neto polarizacija se bo s časom spreminjala, saj se bo odpiralni kot curka s časom povečal in opazimo drugačen delež emisijskega stožca.
Preučevanje polarizacijskih lastnosti požiga gama žarkov tako omogoča pridobivanje znanja o osnovnih prostorskih strukturah ter jakosti in orientaciji magnetnega polja v območju, kjer nastaja sevanje. "In če to počnemo v daljšem časovnem obdobju, ko zatemni in se razvija, nam ponuja edinstveno diagnostično orodje za študije razpočenja gama žarkov," pravi Jochen Greiner.
Čeprav obstajajo prejšnje posamične meritve polarizacije optičnega naknadnega sijaja GRB, ni bilo še nobene podrobne študije o razvoju polarizacije s časom. To je res zelo zahtevna naloga, mogoča je le z izjemno stabilnim instrumentom na največjem teleskopu… in dovolj svetlim optičnim žarom.
Takoj, ko je bil zaznan GRB 030329, se je ekipa astronomov zato na teleskopu VLT ANTU obrnila na močan večsistemski instrument FORS1. Dobili so 31 polarimetričnih opazovanj v obdobju 38 dni, kar jim je omogočilo, da so prvič izmerili spremembe polarizacije optičnega gama-žarkov s časom. Ta edinstven nabor podatkov o opazovanju v nepreglednih podrobnostih dokumentira fizične spremembe na oddaljenem objektu.
Njihovi podatki kažejo na prisotnost polarizacije na ravni od 0,3 do 2,5% v celotnem 38-dnevnem obdobju s pomembno variabilnostjo moči in orientacije v časovnih razmikih do ur. Tega posebnega vedenja ni predvidela nobena od večjih teorij.
Na žalost zelo zapletena svetlobna krivulja tega podaljška GRB, ki sama po sebi ni razumljena, preprečuje enostavno uporabo obstoječih polarizacijskih modelov. "Izkazalo se je, da določanje smeri curka in strukture magnetnega polja ni tako preprosto, kot smo prvotno mislili," ugotavlja Olaf Reimer, še en član ekipe. "Toda hitre spremembe polarizacijskih lastnosti, tudi med gladkimi fazami svetlobne krivulje, predstavljajo izziv za teorijo naknadnega sijaja."
"Morebiti", doda Jochen Greiner, "skupna nizka stopnja polarizacije kaže, da se jakost magnetnega polja v vzporedni in pravokotni smeri ne razlikuje za več kot 10%, kar kaže na polje, močno povezano s premikajočim se materialom. To se razlikuje od velikega polja, ki je ostalo od eksplodirajoče zvezde in ki naj bi ustvarilo visoko stopnjo polarizacije v gama žarkih. "
Izvirni vir: ESO News Release
