Leta 1967 so znanstveniki NASE opazili nekaj, česar še nikoli niso videli, preden prihajajo iz vesolja. V tem, kar je bilo znano kot "incident Vela", je več satelitov zabeležilo tako svetel razplet gama-Ray Burst (GRB), da je na kratko zasenčil celotno galaksijo. Glede na njihovo neverjetno moč in kratkotrajno naravo so astronomi želeli ugotoviti, kako in zakaj se ti rafali odvijajo.
Desetletja opazovanja so privedla do zaključka, da do teh eksplozij pride, ko množična zvezda preide v supernovo, vendar astronomi še vedno niso bili prepričani, zakaj se to zgodi v nekaterih primerih in ne v drugih. Zahvaljujoč novim raziskavam ekipe z univerze v Warwicku se zdi, da je ključ do proizvodnje GRB v binarnih zvezdastih sistemih - tj. Da zvezda potrebuje spremljevalca, da bi ustvarila najsvetlejšo eksplozijo v vesolju.
Raziskovalno skupino, odgovorno za odkritje, je vodila Ashley Chrimes - doktorica znanosti. študentka oddelka za fiziko Univerze v Warwicku. Zaradi študije se je ekipa lotila osrednje skrivnosti o dolgotrajnih GRB-jih, in sicer, kako se lahko zvezde zvrtijo dovolj hitro, da nastanejo vrste eksplozij, ki so jih opazili.
Skratka, GRB nastanejo, ko masivne zvezde (približno desetkrat večje od našega Sonca) preidejo v supernovo in se zrušijo v nevtronsko zvezdo ali črno luknjo. V procesu se zunanje plasti zvezde odpihnejo, izmetni material pa se spušča v disk okoli novo nastalega ostanka, da se ohrani kotni zagon. Ko ta material pade navznoter, ga ta zagon sproži v obliki curkov, ki izhajajo iz polov.
Ti so znani kot "relativistični curki" zaradi načina pospeševanja materiala v njih, da zaprejo hitrost svetlobe. Medtem ko so GRB-ji najsvetlejši dogodki v vesolju, jih je z Zemlje opaziti šele, ko je ena od njihovih polarnih osi usmerjena neposredno v nas - kar pomeni, da jih astronomi lahko vidijo le okoli 10-20%. Prav tako so zelo kratke, ko se dogajajo astronomski pojavi, ki trajajo od sekunde do nekaj minut.
Poleg tega se mora zvezda vrteti izjemno hitro, da lahko material vzdolž svojih polarnih osi lansira s hitrostjo svetlobe. To je zagonetka za astronome, saj zvezde ponavadi zelo hitro izgubijo kakršno koli vrtenje. Za reševanje teh nerešenih vprašanj se je ekipa oprla na zbirko zvezdnih evolucijskih modelov, da bi preučila obnašanje ogromnih zvezd, ko se sesedajo.
Te modele je ustvaril dr. Jan J. Eldridge z univerze v Aucklandu na Novi Zelandiji s pomočjo raziskovalcev z univerze v Warwicku. V kombinaciji s tehniko, imenovano sinteza binarne populacije, so znanstveniki simulirali populacijo tisoč zvezdnih sistemov, da bi prepoznali mehanizem, po katerem lahko pride do redkih eksplozij, ki povzročajo GRB.
Na podlagi tega so raziskovalci lahko omejili dejavnike, ki povzročajo nastanek relativističnih curkov iz nekaterih zvezd, ki se rušijo. Ugotovili so, da so bili učinki plimovanja, podobni učinkom med Zemljo in Luno, edina verjetna razlaga. Z drugimi besedami, dolgotrajni GRB-ji se pojavljajo v binarnih zvezdnih sistemih, kjer so zvezde zaklenjene skupaj v svojem vrtenju, kar ustvarja močan učinek plimovanja, ki pospeši njihovo vrtenje.
Kot so v nedavnem sporočilu za Warwick pojasnili Chrimes:
"Napovedujemo, kakšne zvezde ali sistemi proizvajajo gama žarke, ki so največje eksplozije v vesolju. Do zdaj ni bilo jasno, kakšne zvezde ali binarni sistemi potrebujejo za dosego tega rezultata.
“Vprašanje je bilo, kako se zvezda začne vrteti ali ohranja svoje vrtenje skozi čas. Ugotovili smo, da učinek zvezda plimovanja na njenega partnerja preprečuje upočasnitev, ponekod pa jih zavrti. Kradejo vrtilno energijo svojega spremljevalca, posledica tega pa je, da se nato oddaljijo dlje.
“Določili smo, da se večina zvezd vrti hitro ravno zato, ker so v binarnem sistemu. "
Kot je poudarila dr. Elizabeth Stanway - raziskovalka z oddelka za fiziko Univerze v Warwicku in soavtorica študije, je binarna evolucija komaj kaj novega za astronome. Vendar vrste izračunov, ki sta jih izvedli Chrimes in njeni sodelavci, zaradi zapletenih izračunov še nikoli niso bili opravljeni. Zato je ta študija prva, ki obravnava fizikalne mehanizme, ki delujejo v okviru binarnih modelov.
"Obstajala je tudi velika dilema glede metalnosti zvezd, ki proizvajajo gama žarke," je dejala. »Kot astronomi merimo sestavo zvezd in prevladujoča pot za eksplozije gama žarkov zahteva zelo malo atomov železa ali drugih težkih elementov v zvezdni atmosferi. Obstajala je uganka, zakaj na zvezdah vidimo različne skladbe, ki proizvajajo gama žarke, in ta model ponuja razlago. "
Zahvaljujoč tej najnovejši študiji in posledičnemu modelu, ki ga ponuja o binarni evoluciji, bodo astronomi lahko predvideli, kako naj bi izgledale zvezde, ki proizvajajo GRB, glede temperature, svetilnosti in lastnosti svoje spremljevalne zvezde. V prihodnosti si Chimes in njeni sodelavci upajo raziskati in modelirati prehodne pojave, ki astronomom ostajajo skrivnost.
Sem spadajo hitri radijski napadi (FRB) in kaj jih povzroča (zlasti ponavljajoča se vrsta) ali celo redkejši dogodki, kot je preobrazba zvezd v črne luknje. Študija, ki opisuje njihovo ugotovitev, se je pojavila v januarski številki revije Mesečna obvestila Royal Astronomical Society financiral pa ga je Svet za znanost in tehnologijo pri UK Research and Innovation.
