Kreditna slika: ESO
29. marca 2003 je Nasin visokoenergetski preiskovalni raziskovalec zaznal močan potek gama žarkov in kmalu po tem, ko so se teleskopi iz celega sveta osredotočili na objekt; zdaj se imenuje GRB 030329 in meri 2,6 milijarde svetlobnih let. Z merjenjem posnetka eksplozije so astronomi spoznali, da se ujema s spektrom hipernove - eksplozije izjemno velikih zvezd, vsaj 25-krat večjih od našega lastnega Sonca. Z ujemanjem spektrov imajo astronomi prepričljive dokaze, da obstaja nekaj povezave med izbruhi gama žarkov in eksplozijami zelo velikih zvezd.
29. marca 2003 je NASA-jev visokoenergijski preglednik prehodnih energij (HETE-II) na nebesnem območju znotraj ozvezdja Leva opazil zelo svetlo eksplozijo gama-žarkov.
V 90 minutah je bil s 40-palčnim teleskopom v opazovalnici Siding Spring (Avstralija) in tudi na Japonskem v isti smeri zaznan nov, zelo svetel svetlobni vir ("optična svetlika"). Počil gama-žarkov je bil glede na datum označen z GRB 030329.
In v 24 urah je bil z visoko disperzijskim spektrografom UVES na 8,2-metrskem teleskopu VLT KUEYEN v observatoriju ESO (Čile) pridobljen prvi zelo natančen spekter tega novega predmeta. Omogočila je določitev razdalje kot približno 2.650 milijonov svetlobnih let (rdeče premikanje 0,1685).
Nadaljnja opazovanja z večnamenskimi instrumenti FORS1 in FORS2 na VLT v naslednjem mesecu so mednarodni skupini astronomov [1] omogočila, da brez podrobnosti dokumentira spremembe v spektru optičnega naknadnega sevanja tega gama-žarkov. Njihovo podrobno poročilo je objavljeno v 19. številki raziskovalne revije Nature.
Spektri prikazujejo postopno in jasno pojavljanje supernovega spektra najbolj energičnega razreda, znanega, "hipernove". To je posledica eksplozije zelo težke zvezde - verjetno več kot 25-krat težje od Sonca. Izmerjena hitrost širjenja (več kot 30.000 km / sek) in skupna sproščena energija sta bila izjemno velika, tudi znotraj izbranega hipernova razreda.
Iz primerjave z bolj bližnjimi hipernovami astronomi lahko z dobro natančnostjo določijo trenutek zvezdne eksplozije. Izkazalo se je, da je v intervalu plus / minus dva dni počil gama žarkov. Ta edinstven zaključek zagotavlja prepričljiv dokaz, da sta oba dogodka neposredno povezana.
Ta opažanja torej kažejo na običajen fizični proces eksplozije hipernove in s tem povezano oddajanje močnega sevanja gama. Skupina zaključuje, da bo to verjetno posledica skoraj trenutnega, nesimetričnega kolapsa notranje regije visoko razvite zvezde (znane kot model "kolapsar").
Izbruh gama-žarkov 29. marca bo prešel v anale astrofizike kot redek "definirajoč dogodek", kar bo zagotovilo neposredne povezave med kozmološkimi eksplozijami gama žarkov in eksplozijami zelo masivnih zvezd.
Kaj so raki gama-Ray?
Eno trenutno najbolj dejavnih področij astrofizike je preučevanje dramatičnih dogodkov, znanih kot "gama žarkov (GRB)". Prvi so jih odkrili v poznih šestdesetih letih prejšnjega stoletja z občutljivimi instrumenti na krovu vojaških satelitov, ki so bili sproženi za nadzor in odkrivanje jedrskih preizkusov. Ti kratki utripi energijskih gama-žarkov, ki izvirajo iz Zemlje, vendar niso daleč v vesolju, trajajo od manj kot sekunde do nekaj minut.
Kljub večjim opazovalnim naporom je šele v zadnjih šestih letih mogoče z nekaj natančnosti določiti mesta nekaterih teh dogodkov. Z neprecenljivo pomočjo primerjalno natančnih pozicijskih opazovanj s tem povezanih izpustov rentgenskih žarkov, ki so jih različni rentgenski satelitski opazovalniki od začetka leta 1997, astronomi do zdaj identificirali približno petdeset kratkotrajnih virov optične svetlobe, povezanih z GRB ("optični zatemnitve" ).
Ugotovljeno je bilo, da je večina GRB na izjemno velikih ("kozmoloških") razdaljah. To pomeni, da je energija, sproščena v nekaj sekundah med takšnim dogodkom, 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 ogromnih zvezd. To je prvotno temeljilo na verjetni povezavi enega nenavadnega gama žarka s supernovo ("SN 1998bw", ki so ga odkrili tudi s teleskopi ESO, prim. ESO PR 15/98). Odtlej se je pojavilo več namigov, vključno z povezanostjo GRB-jev z območji množičnega nastanka zvezd v oddaljenih galaksijah, mučenjem dokazov o "udarcih" supernove kot "svetlobne krivulje" v optičnih slednjih nekaterih prejšnjih razpokov in spektralnimi podpisi iz sveže sintetiziranih elementov , opaženi z rentgenskih opazovalnic.
VLT opažanja GRB 030329
29. marca 2003 (točno ob 11: 37: 14.67 uri UT) je NASA-in visokoenergetski preglednik prehodnih energij (HETE-II) zaznal zelo svetlo eksplozijo gama žarkov. Po identifikaciji "optičnega sledovanja" s 40-palčnim teleskopom v Siding Spring Observatory (Avstralija) je bilo rdeče premikanje razpoka [3] določeno kot 0,1685 z visoko disperzijskim spektrom, pridobljenim s UVES spektrografom 8,2-metrski teleskop VLT KUEYEN v observatoriju ESO Paranal (Čile).
Ustrezna razdalja je približno 2.650 milijonov svetlobnih let. To je najbližji običajni GRB, ki je bil kdajkoli odkrit, zato ponuja dolgo pričakovano priložnost za preizkus številnih hipotez in modelov, ki so bili predlagani od odkritja prvih GRB v poznih šestdesetih letih prejšnjega stoletja.
S tem specifičnim ciljem se je ekipa astronomov [1], ki jo vodi ESO, zdaj na ESO-jevem velikem teleskopu (VLT) usmerila k dvema močnima instrumentoma, multi-modelom FORS1 in FORS2 kameram / spektrografom. V obdobju enega meseca, do 1. maja 2003, so bili spektri bledečega predmeta pridobljeni z redno hitrostjo, kar je zagotovilo edinstven niz opazovalnih podatkov, ki fizično spreminjajo fizične spremembe na oddaljenem predmetu z neprekosljivimi podrobnostmi.
Povezava hipernova
Na podlagi natančne študije teh spektrov astronomi zdaj predstavljajo svojo interpretacijo dogodka GRB 030329 v raziskovalnem prispevku v mednarodni reviji Nature v četrtek, 19. junija, pod prozaičnim naslovom "Zelo energična supernova, povezana z nič manj kot 27 avtorjev iz 17 raziskovalnih inštitutov, na čelu z danskim astronomom Jensom Hjorthom, sklepajo, da so zdaj nepobitni dokazi o neposredni povezavi med GRB in "hipernovo" eksplozijo zelo masivna, visoko razvita zvezda.
To temelji na postopnem »nastanku« s časom spektra supernove, ki razkriva izjemno silovito eksplozijo zvezde. S hitrostmi, ki presegajo 30.000 km / sek (to je več kot 10% svetlobne hitrosti), se izvrženi material premika z rekordno hitrostjo, kar priča o ogromni moči eksplozije.
Hipernove so redki dogodki in jih verjetno povzroči eksplozija zvezd tako imenovanega tipa "Wolf-Rayet" [4]. Te zvezde WR so bile prvotno oblikovane z maso nad 25 sončnih mas in so bile večinoma sestavljene iz vodika. Zdaj, ko so se odstranili od zunanjih slojev, so v fazi WR sestavljeni skoraj iz helija, kisika in težjih elementov, ki so nastali z intenzivnim jedrskim izgorevanjem v prejšnji fazi njihove kratke življenjske dobe.
"Na to smo čakali že dolgo, dolgo," pravi Jens Hjorth, "ta GRB nam je res dala manjkajoče podatke. Iz teh zelo podrobnih spektrov lahko zdaj potrdimo, da se ta razpok in verjetno drugi dolgi gama žarki ustvarijo zaradi jedra masivnih zvezd. Večina drugih vodilnih teorij je zdaj malo verjetna. "
"Določevalni dogodek"
Njegov kolega, ESO-astronom Palle M? Ller, je enako zadovoljen: "Kar nas je sprva resnično dobilo, je dejstvo, da smo jasno zaznali podpise supernove že v prvem spektru FORS, posnetih le štiri dni po tem, ko je bil GRB prvič opažen - tega sploh nismo pričakovali. Ko smo dobili vse več podatkov, smo ugotovili, da je spektralna evolucija skoraj popolnoma enaka hipernovi, ki smo jo videli leta 1998. Podobnost teh dveh nam je nato omogočila, da določimo zelo natančen čas trenutnega dogodka supernove. "
Astronomi so ugotovili, da se mora eksplozija hipernove (imenovana SN 2003dh [2]), dokumentirana v spektrih VLT, in GRB-dogodek, ki ga je opazil HETE-II, zgoditi skoraj v istem času. Ob upoštevanju nadaljnjega izboljšanja obstaja razlika v največ dveh dneh, zato ni nobenega dvoma, da sta oba vzročno povezana.
"Supernova 1998bw je upirala naš apetit, vendar je minilo še pet let, preden smo lahko samozavestno rekli, našli smo puško za kajenje, ki je prikovala povezavo med GRB in SNe," dodaja Chryssa Kouveliotou iz NASA. "GRB 030329 se lahko izkaže za nekakšno" manjkajočo povezavo "za GRB."
Za zaključek je bil GRB 030329 redek dogodek, ki definira vrsto, in bo zapisan kot prelom v visokoenergetski astrofiziki.
Kaj se je v resnici zgodilo 29. marca (ali 2.650 milijonov let nazaj)?
Tu je celotna zgodba o GRB 030329, kot so jo zdaj brali astronomi.
Na tisoče let pred to eksplozijo je zelo masivna zvezda, ki ji je zmanjkalo vodikovega goriva, osvobodila večji del zunanje ovojnice in se spremenila v modrikasto zvezdo Wolf-Rayet [3]. Ostanki zvezde so vsebovali približno 10 sončnih mas v vrednosti helija, kisika in težjih elementov.
V letih pred eksplozijo je zvezda Wolf-Rayet hitro porabila svoje preostalo gorivo. V nekem trenutku je to nenadoma sprožilo dogajanje hipernove / gama-žarke. Jedro se je zrušilo, ne da bi zunanji del zvezde vedel. V notranjosti se je oblikovala črna luknja, obdana z diskom, ki sestavljajo snovi. V nekaj sekundah se je iz te črne luknje sprožil curek snovi.
Zrakoplov je šel skozi zunanjo lupino zvezde in v povezavi z močnimi vetrovi novonastalega radioaktivnega niklja-56, ki je odpihnil disk iz notranjosti, razbil zvezdo. Ta drobljenje, hipernova, sveti zaradi prisotnosti niklja. Medtem se je curek zarezal v material v bližini zvezde in ustvaril gama-eksplozijo, ki so jo astronomi na Zemlji zabeležili približno 2.650 milijonov let pozneje. Podroben mehanizem za proizvodnjo gama žarkov je še vedno predmet razprave, vendar je bodisi povezan z medsebojnim vplivom med curkom in snovjo, ki je bila prej izpuščena iz zvezde, ali z notranjimi trki znotraj samega curka.
Ta scenarij predstavlja model »kolapsar«, ki ga je leta 1993 predstavil ameriški astronom Stan Woosley (kalifornijska univerza v Santa Cruzu) in član sedanje ekipe, kar najbolje razloži opažanja GRB 030329.
"To ne pomeni, da je zdaj razrešena skrivnost razpočenja gama-žarkov," pravi Woosley. „Zdaj smo prepričani, da dolgi rafali vključujejo propad jedra in hipernovo, kar verjetno ustvarja črno luknjo. Prepričali smo večino skeptikov. Vendar še ne moremo doseči nobenega sklepa o tem, kaj povzroča kratke gama-žarke, tiste, ki so dolge manj kot dve sekundi. "
Izvirni vir: ESO News Release
