Kreditna slika: ESO
Eksplozija gama zraka neke su od najvećih eksplozija u svemiru; čovjek može proizvesti više energije u nekoliko sekundi nego što Sunce stvara u 10 milijardi godina. Vjeruje se da su one izazvane kad se sruši super-masivna zvijezda, zvana hipernova. Astronomi iz Europskog opservatorija na jugu pratili su svjetlucanje nedavnog praska primjenom tehnike nazvane polarimetrija, koja im omogućuje praćenje oblika eksplozije. Da je to bila sferna eksplozija, svjetlo bi imalo slučajnu polarnost, ali otkrili su da plin izlazi u mlazovima koji se vremenom šire.
"Gama zračenja (GRB)" zasigurno su među najdramatičnijim događajima poznatim u astrofizikama. Ovi kratki bljeskovi energičnih gama zraka, koje su prvi 1960. otkrili vojni sateliti, traju od manje od jedne sekunde do nekoliko minuta.
Otkriveno je da se GRB nalazi na vrlo velikim („kozmološkim“) udaljenostima. Energija oslobođena u nekoliko sekundi tijekom takvog događaja veća je od Sunca tijekom njegovog cijelog životnog vijeka više od 10 000 milijuna godina. GRB-ovi su doista najsnažniji događaji od Velikog praska koji je poznat u svemiru, usp. ESO PR 08/99 i ESO PR 20/00.
Tijekom posljednjih godina, pojavili su se okolni dokazi da GRB-ovi signaliziraju kolaps ekstremno masivnih zvijezda, takozvanih hipernova. Konačno je to pokazalo prije nekoliko mjeseci kada su astronomi, koristeći FORS instrument na ESO-ovom vrlo velikom teleskopu (VLT), neprimjetno detaljno dokumentirali promjene u spektru izvora svjetlosti („optički naknadni sjaj“) gama-zračenja GRB 030329 (usp. ESO PR 16/03). Ovom prilikom pružena je konačna i izravna veza između kozmoloških praska gama zraka i eksplozija vrlo masivnih zvijezda.
Gamma-Ray Burst GRB 030329 otkriven je 29. ožujka 2003. NASA-inim svemirskim brodom visoke energije. Slijedite promatranja pomoću UVES spektrografa na 8,2-metarskom teleskopu VLT KUEYEN u Opservatoriju Paranal (Čile) pokazalo je da crveni pomak iznosi 0,1685 [1]. To odgovara udaljenosti od oko 2650 milijuna svjetlosnih godina, zbog čega je GRB 030329 drugi najbliži GRB dugog trajanja ikad otkriven. Blizina GRB 030329 rezultirala je vrlo svijetlom emisijom naknadnog sjaja što je omogućilo do sada najopsežnija praćenja bilo kojeg naknadnog sjaja.
Tim astronoma [2] na čelu sa Jochenom Greiner iz Max-Planck-Instituta za izvanzemaljski fizik (Njemačka) odlučio je iskoristiti ovu jedinstvenu priliku za proučavanje polarizacijskih svojstava nakon svjetlećeg udara GRB 030329 dok se razvijao nakon razvijanja Eksplozija.
Hipernove, izvor GRB-a, doista su tako daleko da se mogu vidjeti samo kao nerazriješene točke svjetlosti. Kako bi ispitali njihovu prostornu strukturu, astronomi su se stoga morali osloniti na trik: polarimetriju (vidi ESO PR 23/03).
Polarimetrija funkcionira na sljedeći način: svjetlost se sastoji od elektromagnetskih valova koji osciliraju u određenim smjerovima (ravnine). Odbijanje ili raspršivanje svjetlosti pogoduje određenim usmjerenjima električnog i magnetskog polja nad drugima. Zbog toga polarizirajuće sunčane naočale mogu filtrirati odsjaj sunčeve svjetlosti koji se odbija od ribnjaka.
Zračenje u prasku gama zraka nastaje u uređenom magnetskom polju, kao takozvano sinkrotronsko zračenje [3]. Ako je hipernova sferno simetrična, sve će se orijentacije elektromagnetskih valova pojaviti podjednako i prosječno će se pojaviti, tako da neće biti neto polarizacije. Ako se, međutim, plin ne izbaci simetrično, već u mlaz, na svjetlost će se utisnuti lagana neto polarizacija. Ta se neto polarizacija s vremenom mijenja, jer se kut otvaranja mlaza širi s vremenom, a vidimo različit udio emisijskog konusa.
Proučavanje polarizacijskih svojstava naknadnog sjaja gama zračenja omogućava sticanje znanja o temeljnim prostornim strukturama i snazi i orijentaciji magnetskog polja u regiji u kojoj se zračenje generira. "I to radeći tijekom dugog razdoblja, kako naknadni sjaj bledi i razvija se, pruža nam jedinstven dijagnostički alat za studije pucanja gama-zraka", kaže Jochen Greiner.
Iako postoje prethodna pojedinačna mjerenja polarizacije GRB-ovog optičkog svjetla, do danas nije provedena nijedna detaljna studija evolucije polarizacije. To je doista vrlo zahtjevan zadatak, moguć je samo uz izuzetno stabilan instrument na najvećem teleskopu ... i dovoljno svijetlim optičkim svjetlima.
Čim je otkriven GRB 030329, tim astronoma se stoga okrenuo moćnom multi-modelom FORS1 instrumentu na VLT ANTU teleskopu. Dobili su 31 polarimetrijska promatranja u razdoblju od 38 dana, što im je omogućilo da po prvi puta izmjere promjene polarizacije optičke gama zrake s vremenom. Ovaj jedinstveni skup podataka promatranja u nenadmašenim detaljima dokumentira fizičke promjene na udaljenom objektu.
Njihovi podaci pokazuju prisutnost polarizacije na razini od 0,3 do 2,5% tijekom razdoblja od 38 dana s značajnom varijabilnošću snage i orijentacije u vremenskim razmacima do satima. Nijedno od glavnih teorija nije predvidjelo takvo ponašanje.
Nažalost, vrlo složena krivulja svjetlosti ovog GRB svjetla, koja sama po sebi nije shvaćena, sprečava izravnu primjenu postojećih polarizacijskih modela. „Ispada da dobivanje smjera mlaza i strukture magnetskog polja nije tako jednostavno kao što smo prvotno mislili“, napominje Olaf Reimer, drugi član tima. "Ali brze promjene svojstava polarizacije, čak i tijekom glatkih faza krivulje svjetlosti, izazivaju izazov teoriji poslije svjetla".
"Moguće", dodaje Jochen Greiner, "ukupna niska razina polarizacije ukazuje da se jakost magnetskog polja u paralelnim i okomitim smjerovima ne razlikuje za više od 10%, što sugerira polje snažno povezano s pokretnim materijalom. To je različito od velikog polja koje je ostalo od zvijezde koja eksplodira i za koje se pretpostavlja da proizvodi visoku razinu polarizacije u gama-zrakama. "
Izvorni izvor: ESO News Release
