Prema astronomu Andrewu Levanu, postoji stara poslovica u proučavanju praska gama zraka: "Kad ste vidjeli da jedan gama zrak pukne, vidjeli ste ... samo jedna gama zraka pukla. Oni nisu sve isto ", rekao je tijekom brifinga za tisak 16. travnja raspravljajući o otkriću vrlo različite vrste GRB - vrste koja dolazi u novom dugotrajnom okusu.
Tri ove neobične dugotrajne zvjezdaste eksplozije otkrivene su nedavno pomoću satelita Swift i drugih međunarodnih teleskopa, a jedan, nazvan GRB 111209A, najduži je GRB ikad promatran, s trajanjem od najmanje 25.000 sekundi, odnosno oko 7 sati.
"Primijetili smo najduži rafal gama zraka u modernoj povijesti i mislimo da je ovaj događaj uzrokovan smrću plavog nadmoći", rekao je Bruce Gendre, istraživač sada povezan s Francuskim nacionalnim centrom za znanstvena istraživanja koji je vodio ovu studiju dok je bio na Znanstveni podatkovni centar talijanske svemirske agencije u Frascatiju, Italija. "To je izazvalo najjaču eksploziju zvijezda u novijoj povijesti, i vjerojatno otkad se dogodio Veliki prasak."
Astronomi su rekli da ova tri GRB-a predstavljaju prethodno nepriznatu klasu ovih zvjezdanih eksplozija, koje proizlaze iz katastrofalnih smrti nadmoćnih zvijezda stotina puta većih od našeg Sunca. GRB-ovi su najzlučnija i najmisterioznija eksplozija u Svemiru. Eksplozije emitiraju valove gama zraka - najmoćniji oblik svjetlosti - kao i X-zrake, te proizvode svjetlosne zrake koje se mogu primijetiti na optičkoj i radio energiji.
Swift, teleskop Fermi i ostale svemirske letjelice otkrivaju prosječno oko jedan GRB svaki dan. Što se tiče zašto ova vrsta GRB-a nije otkrivena prije, Levan je objasnio da je izgleda da je ovu novu vrstu teško pronaći zbog vremena trajanja.
„Teleskopi gama zraka obično otkrivaju brzi skok, a vi tražite prasak - koliko gama zraka dolazi s neba“, rekao je Levan za Space Magazine. "Ali ovi novi GRB-ovi troše energiju u dužem vremenskom razdoblju, preko 10 000 sekundi umjesto uobičajenih 100 sekundi. Budući da je raširen, teže ga je uočiti, a tek od pokretanja Swifta imamo mogućnost stvaranja slika GBS-a širom neba. Da biste otkrili ovu novu vrstu, morate dodati sve svjetlo tijekom dugog vremenskog razdoblja. "
Levan je astronom na Sveučilištu Warwick u Coventryju u Engleskoj.
Dodao je kako su ovi dugotrajni GRB-ovi vjerojatno češći u prošlosti svemira.
Tradicionalno, astronomi su prepoznali dvije vrste GRB-a: kratke i duge, na temelju trajanja gama-zraka. Kratki snimci traju dvije sekunde ili manje i smatra se da predstavljaju spajanje kompaktnih objekata u binarnom sustavu, pri čemu su najvjerojatnije osumnjičene neutronske zvijezde i crne rupe. Dugi GRBs mogu trajati od nekoliko sekundi do nekoliko minuta, s tipičnim trajanjem između 20 i 50 sekundi. Smatra se da su ovi događaji povezani sa padom neke zvijezde mnogo puta većom od Sunčeve mase i nastajanjem nove crne rupe.
"To je vrlo slučajan proces i svaki GRB izgleda vrlo drugačije", rekao je Levan tokom brifinga. "Svi imaju raspon trajanja i raspon energija. Trebat će mnogo veći uzorak da se vidi ima li ovaj novi tip složenijih slojeva od uobičajenih praska gama zraka. "
Svi GRB-ovi stvaraju snažne mlazove koji tjeraju materiju gotovo brzinom svjetlosti u suprotnim smjerovima. Dok komuniciraju s materijom u i oko zvijezde, mlazovi stvaraju šiljak visokoenergetske svjetlosti.
Gendre i njegovi kolege napravili su detaljnu studiju GRB 111209A, koja je eruptirala 9. prosinca 2011, koristeći gama-zrake iz Konusovog instrumenta na NASA-inom vjetrobranskom brodu, rendgenska opažanja Swifta i satelit XMM-Newton Europske svemirske agencije. i optičkih podataka iz robotičkog opservatorija TAROT u Čileu La Silla. Eksplozija od 7 sati je daleko najduža zabilježena GRB ikad.
Drugi događaj, GRB 101225A, eksplodirao je 25. prosinca 2010. i stvorio visokoenergetsku emisiju najmanje dva sata. Naknadno nazvan "božićni prasak", udaljenost događaja bila je nepoznata, zbog čega su dva tima postigla radikalno različite fizičke interpretacije. Jedna je skupina zaključila da je eksploziju uzrokovao asteroid ili kometa koji je pao na neutronsku zvijezdu unutar naše vlastite galaksije. Drugi tim utvrdio je da je rafal bio rezultat spajanja u egzotičnom binarnom sustavu smještenom udaljenom nekih 3,5 milijardi svjetlosnih godina.
"Sada znamo da se božićni prasak dogodio mnogo dalje, više nego na pola puta kroz svemir koji se može promatrati, i samim tim je bio daleko snažniji nego što su ovi istraživači zamislili", rekao je Levan.
Koristeći sjeverni teleskop Blizanci na Havajima, Levan i njegov tim dobili su spektar slabašne galaksije koja je ugostila božićni prasak. To je omogućilo znanstvenicima da identificiraju emisijske linije kisika i vodika i utvrde koliko su te linije premještene u niže energije u usporedbi s njihovim pojavljivanjem u laboratoriju. Ova razlika, astronomima poznata kao crveno pomicanje, postavlja prasak udaljen oko 7 milijardi svjetlosnih godina.
Levanov tim također je pregledao 111209A i noviji rafal 121027A, koji je eksplodirao 27. listopada 2012. Svi pokazuju sličnu rendgensku, ultraljubičastu i optičku emisiju, a svi su nastali iz središnjih područja kompaktnih galaksija koje su aktivno formirale zvijezde. Astronomi su zaključili da sva tri GRB-a tvore novu vrstu GRB-a, koju nazivaju "ultra dugim" rafalima.
"Ultradugi GRB-ovi proizlaze iz vrlo velikih zvijezda", rekao je Levan, "možda veliki poput orbite Jupitera. Budući da materijal koji pada na crnu rupu s ruba zvijezde dodatno pada, potrebno je duže da stignete tamo. Budući da treba duže da stigne do njega, dulje vrijeme pokreće mlaz, dajući mu vremena da izađe iz zvijezde. "
Levan je rekao da Wolf-Rayet zvijezde najbolje odgovaraju opisu. "Rođeni su s više od 25 puta Sunčeve mase, ali oni izgaraju toliko vruće da otjeraju svoj duboki, najudaljeniji sloj vodika kao odljev koji nazivamo zvjezdanim vjetrom", rekao je. Uklanjanje atmosfere zvijezde ostavlja objekt dovoljno masivan da formira crnu rupu, ali dovoljno mali da se mlazovi čestica mogu probušiti do kraja u tipičnim vremenima za dugačke GRB-ove
John Graham i Andrew Fruchter, obojica astronomi s Instituta za svemirski teleskop u Baltimoru, iznijeli su detalje da ovaj plavi nadmoć sadrži relativno skromne količine elemenata težih od helija, koji astronomi nazivaju metalima. To se uklapa u očigledan komad zagonetke, čini se da ovi ultradugi GRB-ovi imaju snažnu prednost u okruženjima niske metalnosti koje sadrže samo elemente u tragovima, osim vodika i helija.
"GRB visokog metaliklizma dugog trajanja postoje, ali su rijetki", rekao je Graham. “Javljaju se u otprilike 1/25 stopi (po jedinici formiranja zvijezda) događaja niske metalnosti. Ovo je dobra vijest za nas ovdje na Zemlji, jer je vjerojatnost da će ova vrsta GRB-a otići u našu vlastitu galaksiju daleko manja nego što se prije mislilo. "
Astronomi su u utorak raspravljali o svojim nalazima na simpozijumu praska gama-zraka u Huntsvilleu u Nashvilleu, Tenn., Na sastanku koji je dijelom sponzoriralo Sveučilište Alabama u Huntsvilleu i NASA-inog misija Svemir i Fermi Gama-svemirski teleskop. Gendreova otkrića pojavljuju se u izdanju The Astrophysical Journal od 20. ožujka.
Papir: "Ultra dugi prasak gama-Ray 111209A: Kolaps plavog superjunaka?" B. Žanr i sur.
Papir: "Metalna averzija LGRB-ova." J. F. Graham i A. S. Fruchter.
Izvori: Teleconference, NASA, University of Warwick, CNRS
