M15 ima dvostruki sustav neutronskih zvijezda koji će se s vremenom nasilno spojiti. Kreditna slika: NOAO Klikni za veću sliku
Eksplozije gama zraka najsnažnije su eksplozije u svemiru i emitiraju ogromne količine visokoenergetskog zračenja. Desetljećima je njihovo porijeklo bila misterija. Znanstvenici sada vjeruju da razumiju procese koji proizvode eksplozije gama zraka. Međutim, novo istraživanje Jonathana Grindlaya s Harvard-Smithsonian centra za astrofiziku (CfA) i njegovih kolega, Simon Portegies Zwart (Astronomski institut, Nizozemska) i Stephena McMillana (Sveučilište Drexel) sugerira prethodno zanemareni izvor za neke gama- rafali zraka: zvjezdani susreti unutar globularnih nakupina.
"Čak jedna trećina svih kratkih raspada gama zraka koje opažamo može poticati spajanjem neutronskih zvijezda u globularnim klasterima", rekao je Grindlay.
Gama zračenja (GRB) dolaze u dva različita "okusa". Neki traju do minute, ili čak i duže. Astronomi vjeruju da oni dugi GRB nastaju kada ogromna zvijezda eksplodira u hipernovi. Ostali rafali traju samo djelić sekunde. Astronomi teoretiziraju da kratki GRB potječu od sudara dviju neutronskih zvijezda, ili neutronske zvijezde i crne rupe.
Većina sustava dvostrukih neutronskih zvijezda rezultat je evolucije dviju masivnih zvijezda koje se već vrte oko jedne druge. Prirodni proces starenja uzrokovat će da obojica postanu neutronske zvijezde (ako počnu s određenom masom), koje se potom spirali tijekom milijuna ili milijardi godina dok se ne spoje i ne oslobode gama-zrake.
Grindlayevo istraživanje upućuje na još jedan potencijalni izvor kratkih GRB - globularnih klastera. Kuglični klasteri sadrže neke od najstarijih zvijezda u svemiru nagurane u tijesan prostor, kroz samo nekoliko svjetlosnih godina. Takve uske četvrti izazivaju brojne bliske zvjezdaste susrete, od kojih neki vode do promjena zvijezda. Ako neutronska zvijezda sa zvjezdanim pratiteljem (poput bijelog patuljka ili zvijezde glavnog slijeda) zamijeni svog partnera s drugom neutronskom zvijezdom, rezultirajući par neutronskih zvijezda na kraju će se spiralirati i eksplozivno sudarati, stvarajući prasak gama zraka.
"Vidimo ove sustave prekursora, koji sadrže jednu neutronsku zvijezdu u obliku milisekundnog pulsara, posvuda u kuglastim nakupinama", izjavio je Grindlay. "Osim toga, globularni klasteri su tako usko nabijeni da imate puno interakcija. To je prirodan način za stvaranje dvostrukih neutronskih zvijezda. "
Astronomi su izveli oko 3 milijuna računalnih simulacija kako bi izračunali frekvenciju s kojom se u globularnim klasterima mogu formirati sustavi dvostrukih neutronskih zvijezda. Znajući koliko ih se stvorilo tijekom povijesti galaksije i otprilike koliko vremena je potrebno da se sustav spoji, tada su odredili učestalost kratkih rafala gama zraka koji se očekuju od binarnih globari klastera. Procjenjuju da između 10 i 30 posto svih kratkih gama zraka koje opažamo mogu biti posljedice takvih sustava.
Ova procjena uzima u obzir znatiželjan trend otkriven nedavnim opažanjima GRB-a. Spajanje, a time i eksplozije iz takozvanih "disk" binarnih neutronskih zvijezda - sustavi stvoreni od dviju masivnih zvijezda koje su nastale zajedno i umrle zajedno - procjenjuju se da se događaju 100 puta češće od eksplozija iz binarnih klastera. Ipak, pregršt kratkih GRB-ova koji su točno smješteni uglavnom potječu iz galaktičkih haloa i vrlo starih zvijezda, kako se i očekivalo od globularnih klastera.
"Ovdje postoji veliki problem s knjigovodstvom", rekao je Grindlay.
Kako bi objasnio odstupanje, Grindlay sugerira da je eksplozije iz disk binarnih datoteka vjerojatno teže primijetiti, jer imaju tendenciju emitiranja zračenja u užim eksplozijama vidljivim iz manjeg smjera. Uže „zračenje“ moglo bi biti rezultat sudara zvijezda čiji su se vijci poravnali s orbitrom, što se i očekivalo za binarne zapise koji su zajedno od trenutka njihova rođenja. Novopriključene zvijezde, sa svojim slučajnim orijentacijama, prilikom spajanja mogu emitirati šire praske.
"Još kraći GRB-ovi vjerojatno dolaze iz diskovnih sustava - jednostavno ih ne vidimo svi", objasnio je Grindlay.
Nedavno su samo pola tuce kratkih GRB-a precizno locirali gama-sateliti, što otežava temeljite studije. Kako se prikuplja više primjera, izvori kratkih GRB-ova trebali bi se puno bolje razumjeti.
Rad koji najavljuje ovo otkriće objavljen je u internetskom izdanju Nature Physics, 29. siječnja. Dostupan je na mreži na http://www.nature.com/nphys/index.html, a u pretpristranom obliku na http://arxiv.org/abs/astro-ph/0512654.
Sa sjedištem u Cambridgeu, Massachusetts, Harvard-Smithsonian Centar za astrofiziku (CfA) zajednička je suradnja između Smithsonian Astrophysical Observatory i Harvard College Observatory. Znanstvenici iz CfA, organizirani u šest istraživačkih odjela, proučavaju podrijetlo, evoluciju i konačnu sudbinu svemira.
Izvorni izvor: CfA News Release
