Kreditna slika: ESO
29. ožujka 2003. NASA-in je visokoenergetski prolazni istražitelj otkrio sjajan prasak gama zraka, a nedugo zatim su se teleskopi iz cijelog svijeta usredotočili na objekt; sada se zove GRB 030329 i mjereno je 2,6 milijardi svjetlosnih godina. Mjereći naknadnu eksploziju eksplozije, astronomi su shvatili da se podudara s spektrom hipernove - eksplozije izuzetno velikih zvijezda, barem 25 puta veće od našeg Sunca. Usklađivanjem spektra, astronomi imaju uvjerljive dokaze da postoji neka veza između eksplozija gama zraka i eksplozija vrlo velikih zvijezda.
Vrlo svijetao prasak gama-zraka uočio je 29. ožujka 2003. godine, NASA-in visokoenergetski prolazni istraživač (HETE-II), u nebeskom području unutar sazviježđa Lav.
U roku od 90 minuta otkriven je novi, vrlo svijetli izvor svjetla ("optički naknadni sjaj") u istom smjeru pomoću 40-inčnog teleskopa u opservatoriju Siding Spring (Australija), a također u Japanu. Rascjep gama zraka nazvan je GRB 030329, prema datumu.
I u roku od 24 sata, prvi, vrlo detaljan spektar ovog novog objekta dobiven je UVES spektrografom visoke disperzije na 8,2-metarskom VLT KUEYEN teleskopu u ESO Paranal opservatory (Čile). Omogućeno je određivanje udaljenosti kao oko 2.650 milijuna svjetlosnih godina (crveni pomak 0.1685).
Kontinuirana opažanja s multi-mode instrumentima FORS1 i FORS2 na VLT-u tijekom sljedećeg mjeseca omogućili su međunarodnom timu astronoma [1] da detaljno dokumentira promjene u spektru optičkog svjetla ovog praska gama-zraka. Njihovo detaljno izvješće objavljeno je u izdanju istraživačkog časopisa „Nature“ od 19. lipnja.
Spektri pokazuju postupno i jasno pojavljivanje spektra supernove poznate energetske klase, „hipernove“. To je uzrokovano eksplozijom vrlo teške zvijezde - vjerojatno preko 25 puta teške od Sunca. Izmjerena brzina ekspanzije (veća od 30 000 km / sec) i ukupna oslobođena energija bili su izuzetno visoki, čak i unutar elektro hipernove klase.
Iz usporedbe s više obližnjih hipernova, astronomi su u stanju s točnošću popraviti trenutak eksplozije zvijezda. Ispada da je unutar intervala plus / minus dva dana od pucanja gama zraka. Ovaj jedinstveni zaključak daje uvjerljive dokaze da su dva događaja izravno povezana.
Ova zapažanja ukazuju na uobičajeni fizički proces koji stoji iza eksplozije hipernove i s tim povezanim ispuštanjem jakog gama-zračenja. Tim zaključuje da će to vjerojatno nastati uslijed gotovo trenutnog, nesimetričnog urušavanja unutarnjeg dijela visoko razvijene zvijezde (poznatog kao „kolapsarski“ model).
Eksplozija gama zraka 29. ožujka preći će u anale astrofizike kao rijedak "definirajući tip događaja", pružajući uvjerljive dokaze o izravnoj vezi između kozmoloških praska gama zraka i eksplozija vrlo masivnih zvijezda.
Što su gama-Ray Bursts?
Jedno od trenutno najaktivnijih područja astrofizike je proučavanje dramatičnih događaja poznatih pod nazivom "gama zračenja (GRBs)". Prvi su ih otkrili u kasnim 1960-ima osjetljivim instrumentima koji su bili u orbiti vojnih satelita, pokrenutih za nadzor i otkrivanje nuklearnih testova. Ovi kratki bljeskovi energetskih gama-zraka koje potječu od Zemlje, ali ne iz svemira, traju manje od sekunde do nekoliko minuta.
Unatoč velikim naporima promatranja, tek je u posljednjih šest godina moguće točno odrediti mjesta nekih od tih događaja. Uz neprocjenjivu pomoć razmjerno točnih pozicijskih promatranja pridruženih emisija rendgenskih zraka od strane raznih rentgenskih satelitskih opservatorija od početka 1997. godine, astronomi su do sada identificirali pedesetak kratkotrajnih izvora optičke svjetlosti povezane s GRBs ("optički naknadni sjaji" ).
Otkriveno je da se većina GRB-a nalazi na vrlo velikim („kozmološkim“) udaljenostima. To podrazumijeva da je energija oslobođena u nekoliko sekundi tijekom takvog događaja veća od energije Sunca tijekom cijelog njegovog 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 utvrdili su se okolni dokazi da GRB-ovi signaliziraju kolaps masivnih zvijezda. To se prvotno temeljilo na vjerojatnoj povezanosti jednog neobičnog praska gama zraka sa supernovom („SN 1998bw“, također otkrivenog s ESO teleskopima, usp. ESO PR 15/98). Otkad se pojavilo više tragova, uključujući povezanost GRB-ova s regijama masivnog stvaranja zvijezda u dalekim galaksijama, mukotrpni dokazi o “naletima” svjetlosne krivulje supernove u optičkim svjetlosnim svjetlima nekih ranijih eksplozija i spektralnim potpisima svježe sintetiziranih elemenata , uočene rendgenskim opservatorijama.
VLT opažanja GRB 030329
Dana 29. ožujka 2003. (točno u 11: 37: 14.67 sati UT) NASA-in je visokoenergetski prolazni istražitelj (HETE-II) otkrio vrlo svijetli raspad gama zraka. Nakon identifikacije "optičkog svjetla" 40-inčnim teleskopom u opservatoriju Siding Spring (Australija), crveni pomak praska [3] određen je kao 0,1685 pomoću spektra visoke disperzije dobivenog s UVES spektrografom na 8,2-metarski VLT KUEYEN teleskop u ESO Paranal opservatory (Čile).
Odgovarajuća udaljenost iznosi oko 2.650 milijuna svjetlosnih godina. Ovo je najbliži normalan GRB ikad otkriven, pa pruža dugo očekivanu priliku za testiranje mnogih hipoteza i modela koji su predloženi od otkrića prvih GRB-ova krajem 1960-ih.
S tim se specifičnim ciljem, ESO-ov tim astronoma [1] sada okrenuo dvama drugim moćnim instrumentima na ESO-ovom vrlo velikom teleskopu (VLT), multi-modu FORS1 i FORS2 kamerama / spektrografima. Tijekom razdoblja od mjesec dana, do 1. svibnja 2003., spektri blijedog objekta dobiveni su redovitom brzinom, osiguravajući jedinstveni skup podataka promatranja koji dokumentiraju fizičke promjene udaljenog objekta u nenadmašnim detaljima.
Hipernova veza
Na temelju pažljivog proučavanja ovih spektra, astronomi sada predstavljaju svoju interpretaciju događaja GRB 030329 u istraživačkom radu koji se u četvrtak, 19. lipnja nalazi u međunarodnom časopisu Nature, pod prozaičnim naslovom „Vrlo energična supernova povezana s praska gama-zraka 29. ožujka 2003. “, manje od 27 autora iz 17 istraživačkih instituta, na čelu s danskim astronomom Jensom Hjorthom, zaključuju kako sada postoje nepobitni dokazi o izravnoj povezanosti između GRB-a i„ hipernove “eksplozije vrlo masivna, visoko evoluirana zvijezda.
To se temelji na postupnom "nastanku" s vremenom spektra supernova, otkrivajući izuzetno nasilnu eksploziju neke zvijezde. S brzinama koje su veće od 30 000 km / sec (tj. Preko 10% brzine svjetlosti), izbačeni materijal kreće se rekordnom brzinom, što svjedoči o ogromnoj snazi eksplozije.
Hipernove su rijetki događaji i vjerojatno su uzrokovani eksplozijom zvijezda tipa "Wolf-Rayet" [4]. Ove WR-zvijezde izvorno su formirane s masom iznad 25 sunčevih masa i sastojale su se uglavnom od vodika. Sada se u svojoj WR fazi uklanjajući vanjske slojeve, sastoje se gotovo od helija, kisika i težih elemenata proizvedenih intenzivnim nuklearnim sagorijevanjem tijekom prethodne faze njihovog kratkog vijeka.
"Mi smo dugo čekali na ovaj", kaže Jens Hjorth, "ovaj nam je GRB stvarno dao podatke koji nedostaju. Iz tih vrlo detaljnih spektra, sada možemo potvrditi da se ovaj rafalni i vjerojatno drugi dugi gama zraci stvaraju kroz kolaps jezgra masivnih zvijezda. Većina ostalih vodećih teorija zasad nije vjerojatna. "
„Događaj koji definira vrstu“
Njegov kolega, ESO-astronom Palle M? Ller, podjednako je zadovoljan: „Ono što nas je u početku zaista snašlo je činjenica da smo jasno otkrili potpise supernove već u prvom FORS-spektru snimljenom samo četiri dana nakon što je GRB prvi put primijećen - to uopće nismo očekivali. Kako smo dobivali sve više i više podataka, shvatili smo da je spektralna evolucija gotovo potpuno identična onoj s hipernovom viđenom 1998. Sličnost njih dvoje tada nam je omogućila da uspostavimo vrlo precizan trenutak sadašnjeg događaja supernove “.
Astronomi su utvrdili da se eksplozija hipernove (označena SN 2003dh [2]) dokumentirana u VLT spektrima i GRB-događaj koji je primijetio HETE-II trebala dogoditi u gotovo isto vrijeme. Podložno daljnjem usavršavanju, razlika je najviše 2 dana i stoga nema sumnje da su ta dva uzročno povezana.
„Supernova 1998bw nam je pogoršala apetit, ali trebalo je još pet godina prije nego što smo mogli sa sigurnošću reći, pronašli smo pušku za pušenje koja je prikovala povezanost između GRB-ova i SNe-a“, dodaje Chryssa Kouveliotou iz NASA-e. "GRB 030329 može se pokazati kao neka vrsta" nedostajuće veze "za GRB-ove."
Zaključno, GRB 030329 bio je rijedak događaj koji je definirao tip i koji će biti zabilježen kao prelom u visokoenergetskoj astrofizici.
Što se zapravo dogodilo 29. ožujka (ili 2.650 milijuna godina)?
Evo cjelovite priče o GRB 030329, kako su je astronomi sada čitali.
Tisućama godina prije ove eksplozije, vrlo masivna zvijezda, kojoj je ponestalo vodikovog goriva, oslobodila je veći dio svoje vanjske ovojnice, pretvarajući se u plavkastu Wolf-Rayet zvijezdu [3]. Ostaci zvijezde sadržavali su oko 10 solarnih masa u vrijednosti helija, kisika i težih elemenata.
U godinama prije eksplozije, zvijezda Wolf-Rayet brzo je potrošila preostalo gorivo. To je u nekom trenutku iznenada pokrenulo događaj pucanja hipernove / gama zraka. Jezgra se srušila, a da se vanjski dio zvijezde ne zna. Iznutra se formirala crna rupa, okružena diskom na kojem se nakupila tvar. U roku od nekoliko sekundi iz te crne rupe ispustio se mlaz materije.
Mlaz je prošao kroz vanjsku školjku zvijezde i, zajedno sa snažnim vjetrovima novoformiranog radioaktivnog nikla-56 koji je puhao disk iznutra, razbio je zvijezdu. Ovo razbijanje, hipernova, sjajno svijetli zbog prisutnosti nikla. U međuvremenu, mlaz je upao u materijal u blizini zvijezde i stvorio prasak gama zraka koji su astronomi na Zemlji zabilježili oko 2.650 milijuna godina kasnije. Detaljan mehanizam proizvodnje gama zraka i dalje je predmet rasprave, ali je ili povezan s interakcijama između mlaza i materije prethodno izbačene iz zvijezde, ili s unutrašnjim sudarima unutar samog mlaza.
Ovaj scenarij predstavlja „kolapsarski“ model koji je uveo američki astronom Stan Woosley (Kalifornijsko sveučilište, Santa Cruz) 1993. i član trenutnog tima, a najbolje objašnjava zapažanja GRB 030329.
"To ne znači da je misterija praska gama zraka sada riješena", kaže Woosley. „Sada smo uvjereni da dugi rafali uključuju kolaps jezgre i hipernovu, što će vjerojatno stvoriti crnu rupu. Uvjerili smo većinu skeptika. Ipak ne možemo donijeti nikakav zaključak o tome što uzrokuje kratke gama-zrake, one ispod dvije sekunde. "
Izvorni izvor: ESO News Release
