Tamna gama zraka pukla je GRB020819. Kreditna slika: Keck. Klikni za veću sliku
Gotovo sve što znamo o Svemiru dolazi do nas putem agencije svjetlosti. Za razliku od materije, svjetlost je jedinstveno pogodna za putovanje ogromnim udaljenostima kroz svemir do naših instrumenata. Međutim, većina je astronomskih pojava uporna i ponovljiva - možemo se osloniti na njih da se „druže“ za dugotrajno promatranje ili se „redovito vraćaju“. Ali to nije tako za eksplozije gama zraka (GRB-ove) - one misteriozne kosmološke događaje koji preplavljuju fotone (i sub-atomske čestice) s apsurdno visokim razinama energije.
Prvi otkriveni nebeski GRB dogodio se tijekom praćenja ugovora o nuklearnom oružju 1967. Taj događaj zahtijevao je godine analiza prije nego što je potvrđeno njegovo izvanzemaljsko podrijetlo. Nakon ovog otkrića, primitivne metode triangulacije uspostavljene su korištenjem detektora smještenih na različitim svemirskim sondama unutar međuplanetarne mreže (IPN). Takve su metode zahtijevale veliku količinu drobljenja i onemogućile su trenutno praćenje upotrebom instrumenata koji se temelje na Zemlji. Unatoč kašnjenjima, stotine izvora gama zraka su katalogizirane. Danas bi čak i korištenjem Interneta trebalo nekoliko dana da odgovori putem IPN tipa detekcije.
Sve se to počelo mijenjati 1991. godine kada je NASA smjestila Compton Gamma Ray Observatory (CGRO) u svemir koristeći svemirske šatlove Atlantis kao dio svog programa "Great Observatories". U roku od četiri mjeseca skeniranja neba, CGRO je astronomima jasno dao do znanja da je svemir gotovo svakodnevno podvrgnut sporadičnim i široko rasprostranjenim paroksizmima gama zraka - paroksizmi uzrokovani kataklizmičkim događajima koji vrše ogromne količine gama i drugih visokoenergetskih zračenja u ponor prostora-vremena.
Ali CGRO je imao jedno glavno ograničenje - iako je mogao brzo otkriti gama zrake i upozoriti astronoma, nije bio posebno točan gdje se takvi događaji događali u svemiru. Zbog ovog velikog "kruga pogrešaka", astronomi nisu mogli locirati vidljivu svjetlost "poslije svjetla" takvih događaja. Unatoč ovom ograničenju, CGRO je nastavio otkrivati stotine kontinuiranih, periodičnih i epizodnih izvora gama zraka - uključujući supernove, pulsare, crne rupe, kvazare, pa čak i samu Zemlju! U međuvremenu, CGRO je također otkrio nešto neočekivano - određeni pulsari djelovali su kao uskopojasni odašiljači gama zraka bez popratne vidljive svjetlosti - i u tome je ležao astronomov prvi osjećaj "tamnih" GRB-ova.
Danas znamo da "tamni pulsari" nisu jedini "mračni" izvori gama zraka u Svemiru. Astronomi su utvrdili da je neki mali dio epizodnih (jednokratnih) GRB-ova također slab sa vidljivom svjetlošću, pa oni - kao i svi golicani neobičnim i neobjašnjivim - žele znati zašto. U stvari su GRB-ovi toliko jedinstveni da se često mogu čuti zaljubljenici koji govore "kad ste vidjeli jedan GRB, vidjeli ste i jedan GRB".
Prvi satelit koji je pojednostavio optičko otkrivanje GRB naknadnih svjetala bio je BeppoSAX. Razvijena od strane Talijanske svemirske agencije sredinom 1990-ih, BeppoSAX je lansirao 30. travnja 1996. s rta Canaveral i nastavio otkrivati i precizirati izvore emisije rendgenskih zraka do 2002. BegpoSaxov krug grešaka bio je dovoljno mali da omogući optičkim astronomima da brzo pronađu mnoge GRB naknadni svjetlosni svjetiljci za detaljno proučavanje vidljive svjetlosti pomoću zemaljskih instrumenata.
BeppoSAX je ponovno ušao u Zemljinu atmosferu 29. travnja 2003., ali do ovog trenutka NASA-ina zamjena (HETE-2 High Energy Transient Explorer-2) već je bila nekoliko godina na stanici u orbiti niske zemlje. Instrumenti na HETE-2 (njegova prva inkarnacija HETE se nije uspjela odvojiti od treće faze svoje rakete Pegasus 1996.) proširili su domet detekcije rendgenskih zraka i pružili još čvršće krugove grešaka - upravo ono što su astronomi trebali poboljšati vrijeme njihova odgovora u lociranje GRB naknadnih svjetala.
Dvije godine i nekoliko mjeseci kasnije (ponedjeljak, 19. kolovoza 2002.) HETE-2 pokrenuo je zvona i zvižduke jer je snažni izvor gama zraka otkriven negdje u blizini glave zviježđa Ribe. Taj je događaj (imenovan GRB 020819) uzrokovao niz astronomskih opservatorija kako bi započele hvatanje radiofrekvencijskih, bliskih infracrvenih i vidljivih svjetlosnih fotona, pokušavajući odrediti gdje se događaj dogodio i pomoći smislu fenomena koji ga pokreće.
Prema radu "Radio-svjetlucanje i galaksiji mraka GRB 020819" koji je objavio 2. svibnja 2005. međunarodni tim istražitelja (uključujući Pall Jakobsson iz Instituta Niels Bohr, Kopenhagen, Danska koji je dokazao ovaj članak), u roku od četiri sata otkrivanje teleskopa 1 metra Siding Spring Observatory (SSO) u Australiji bio je pretvoren u područje prostora manje od 1/7 prividnog promjera Mjeseca. 13 sati kasnije, drugi, malo veći instrument - 1,5-metarski P60 uređaj na Mt. Palomar - također se pridružio potjeri. Nijedan instrument - usprkos hvatanju slabe svjetlosti magnitude 22 - nije uhvatio ništa neobično za to područje prostora. Međutim, velika i izrazito fotogenična spiralna galaksija s razlikom od 19,5 litara lijepo se upustila u samu ruku svojih instrumenata.
Petnaest dana kasnije, 10-metarski instrument Keck ESI na Mauna Kea, na Havajima, slikao je istu regiju u plavom i crvenom svjetlu do magnitude 26,9. Na ovoj optičkoj dubini, različita „mrlja“ 24. stupnja (za koju se pretpostavlja da je područje stvaranja zvijezda HII) mogla se vidjeti 3 lučne sekunde sjeverno od spiralne galaksije. Konačni pokušaj daljnjeg otkrivanja bilo je 1. siječnja 2003. - opet pomoću metra Keck 10. Nisu primijećene promjene u optičkom svjetlu koje potiče iz regije GRB 020819. Sve to potvrdilo je da nijedan vidljivi naknadni sjaj nije pratio izbijanje gama zraka koje je HETE-2 otkrio 134 dana ranije. Istražni tim imao je "tamni gama zrakoplov". Kasnije bi došao zadatak shvatiti što je zapravo - ili barem nije ...
Periodično tijekom čitavog ciklusa optičkog i blizu infracrvenog pregleda, područje praska praćeno je frekvencijama radio-valova. Koristeći VLA (vrlo veliki niz - koji se sastoji od 27 Y-konfiguriranih 25-metarskih posuđa smještenih pedesetak kilometara zapadno od Socorra-a, New Mexico), tim je uspio uhvatiti zavojiti trag zračenja od 8,48 Ghz i identificirati njegovu lokaciju.
Prvi radio valovi iz GRB 020819 prikupljeni su 1,75 dana nakon upozorenja HETE-2. Do dana 157., Razina energetske energije sravnila se do točke u kojoj se izvor više nije mogao sa pouzdanjem vidjeti. Međutim, do ovog trenutka mjesto je bilo označeno "mrljom" tri lučne sekunde sjeverno od jezgre prethodno neiskopane spiralne galaksije. Nažalost - zbog svoje blijedoće - udaljenost do same mrlje nije se mogla spektrografski odrediti - međutim, otkriveno je da je galaksija ležala nekih 6,2 BLY i uživa u "visokoj samopouzdanju" u pogledu odnosa s izvorom.
Kao rezultat takvih istraživanja, astronomi sada sve više i više uče o klasi kataklizmičnih događaja koji rezultiraju masovnim protokom fotona visoke i niske energije, dok gotovo u potpunosti preskaču srednje frekvencije - poput ultraljubičastog, vidljivog i blizu infracrvenog svjetla. Postoji li nešto što bi moglo objasniti to?
Na temelju saznanja iz GRB 020819, tim je istraživao tri modela šok-vatrenih metaka o tome kako mogu nastati tamni GRB-ovi. Od tri (ravnomjerno širenje visokoenergetskih plinova u homogeni medij, ravnomjerno širenje u stratificirani medij i kolimirani mlaz koji prodire u bilo koji tip medija), najbolje podudaranje s ponašanjem GRB 020819 bilo je jednolično širenje plinova visoke energije u homogeni medij drugih plinova (model koji je prvi put predložio astrofizičar R. Sari i sur. 1998.). Vrlina ovog modela izotropne ekspanzije je (prema riječima istraživačkog tima) da se "mora pozivati samo skromna količina izumiranja" kako bi se objasnila odsutnost vidljive svjetlosti.
Osim što je suzio raspon mogućih scenarija povezanih s tamnim GRB-ovima, tim je zaključio da je "GRB 020819, relativno blizu praska, samo jedan od dva od 14 GRB-a lokaliziranih unutar (2 lučne minute korištenjem) HETE-2 koji čini nemaju prijavljeni OA. To daje potporu nedavnoj tvrdnji da je tamna rafalna frakcija daleko niža od ranije sugerirane, možda čak 10%. "
Napisao Jeff Barbour
