M15 ima dvojni sistem nevtronskih zvezd, ki se bo sčasoma silovito združil. Kreditna slika: NOAO Klikni za povečavo
Izbruhi gama žarkov so najmočnejše eksplozije v vesolju, ki oddajajo ogromne količine visokoenergijskega sevanja. Že desetletja je bil njihov izvor skrivnost. Znanstveniki zdaj verjamejo, da razumejo procese, ki proizvajajo gama žarke. Vendar nova raziskava Jonathana Grindlaya iz Harvard-Smithsonian centra za astrofiziko (CfA) in njegovih sodelavcev, Simona Portegies Zwart (Astronomski inštitut, Nizozemska) in Stephena McMillana (univerza Drexel) predlaga, da je bil že prej spregledan vir za nekatere gama- razpoki žarkov: zvezdna srečanja znotraj krogličnih grozdov.
"Kar tretjina vseh kratkih gama žarkov, ki jih opazimo, lahko izvirajo iz združevanja nevtronskih zvezd v krogličnih grozdih," je dejal Grindlay.
Izbruhi gama žarkov (GRB) so v dveh različnih "okusih". Nekateri trajajo do minute ali celo dlje. Astronomi verjamejo, da tisti dolgi GRB nastanejo, ko v hipernovi eksplodira ogromna zvezda. Drugi rafali trajajo le delček sekunde. Astronomi teoretizirajo, da kratki GRB izvirajo iz trka dveh nevtronskih zvezd ali nevtronske zvezde in črne luknje.
Večina dvojnih nevtronskih zvezdnih sistemov je posledica evolucije dveh masivnih zvezd, ki že krožita drug ob drugem. Naravni postopek staranja bo povzročil, da oba postaneta nevtronske zvezde (če se začnejo z dano maso), ki se nato spirali skupaj na milijone ali milijarde let, dokler se ne združijo in sprostijo razpok gama žarkov.
Grindlayjeve raziskave kažejo na drug potencialni vir kratkih GRB - krogličnih grozdov. Kroglični grozdi vsebujejo nekatere najstarejše zvezde v vesolju, utesnjene v tesen prostor, le nekaj svetlobnih let. Tako tesne četrti izzovejo številna tesna zvezdna srečanja, od katerih nekatera vodijo do zamenjave zvezd. Če nevtronska zvezda z zvezdnim spremljevalcem (kot je beli pritlikavec ali zvezda glavnega zaporedja) izmenja svojega partnerja z drugo nevtronsko zvezdo, se bo posledično par nevtronskih zvezd sčasoma spiralno udaril in eksplozivno trčil, kar bo ustvarilo razpok gama žarkov.
"Vidimo te predhodne sisteme, ki vsebujejo eno nevtronsko zvezdo v obliki milisekundnega pulsarja povsod v krogelnih grozdih," je dejal Grindlay. "Poleg tega so kroglične grozdi tako tesno natrpani, da imate veliko interakcij. To je naravni način izdelave dvojnih nevtronskih zvezd. "
Astronomi so opravili približno 3 milijone računalniških simulacij za izračun frekvence, s katero se lahko v krogelnih grozdih oblikujejo dvojni nevtronski zvezdi. Ker so vedeli, koliko se jih je ustvarilo v zgodovini galaksije, in približno koliko časa traja združitev sistema, so nato določili pogostost kratkih sunkov gama-žarkov, ki jih pričakujemo od dvokanalnih krogov. Ocenjujejo, da lahko od takšnih sistemov nastane od 10 do 30 odstotkov vseh kratkih gama žarkov, ki jih opazimo.
Ta ocena upošteva radoveden trend, ki ga je razkrila nedavna opažanja GRB. Združitve in s tem izbruhi tako imenovanih "diskovnih" nevtronskih zvezdnih binarnih sistemov - sistemov, ki so nastali iz dveh masivnih zvezd, ki sta tvorili skupaj in umrli skupaj - naj bi se po pričakovanjih zgodili 100-krat pogosteje kot izbruhi krogelnih binarnih grozdov. Kljub temu pa peščica kratkih GRB, ki so natančno locirani, ponavadi prihajajo iz galaktičnih halosov in zelo starih zvezd, kot je pričakovati za kroglične grozde.
"Tu je velik problem s knjigovodstvom," je dejal Grindlay.
Da bi razložil neskladje, Grindlay predlaga, da je verjetno razpoke iz binarnih datotek na disku težje opaziti, saj ponavadi oddajajo sevanje v ožjih eksplozijah, vidnih iz manj smeri. Ožje "žarka" lahko nastane zaradi trčenja zvezd, katerih vrti so poravnane z njihovo orbito, kot je bilo pričakovati za dvojišča, ki so skupaj od trenutka njihovega rojstva. Novo pridružene zvezde lahko s svojimi naključnimi usmeritvami, ko se združijo, oddajajo širše razpoke.
"Krajši kratki GRB verjetno prihajajo iz diskovnih sistemov - preprosto jih ne vidimo vsi," je pojasnil Grindlay.
Le približno pol ducata kratkih GRB so natančno našli sateliti gama-žarkov v zadnjem času, kar otežuje temeljite študije. Ko se bo zbralo več primerov, je treba vire kratkih GRB mnogo bolje razumeti.
Dokument o tej ugotovitvi je bil objavljen v spletni številki Nature Physics 29. januarja. Na voljo je na spletu na naslovu http://www.nature.com/nphys/index.html, v prednastavljeni obliki pa na http://arxiv.org/abs/astro-ph/0512654.
S sedežem v Cambridgeu, Massachusetts, Harvard-Smithsonian Center za astrofiziko (CfA) je skupno sodelovanje med Smithsonian Astrophysical Observatory in Harvard College Observatory. Znanstveniki organizacije CfA, organizirani v šest raziskovalnih oddelkov, preučujejo nastanek, razvoj in končno usodo vesolja.
Izvirni vir: CfA News Release
