Źródło zdjęcia: Hubble
Trzy z największych eksplozji Wszechświata: rozbłyski gamma, rozbłyski rentgenowskie i supernowe mogą faktycznie pochodzić z tego samego zdarzenia - rozpadu supermasywnej gwiazdy. Astronom z Caltech odkrył, że różne rodzaje eksplozji wydają się zawierać tę samą ilość energii, po prostu różnią się między dżetami o niskiej i wysokiej energii. NASA uruchomi nowy statek kosmiczny wykrywający promieniowanie gamma, zwany SWIFT, który powinien być w stanie wykryć 100 uderzeń promieniowania gamma rocznie. To powinno dać naukowcom nowe cele do zbadania.
Od kilku dziesięcioleci astrofizycy zastanawiają się nad pochodzeniem potężnych, ale pozornie różnych eksplozji, które rozświetlają kosmos kilka razy dziennie. Nowe badanie w tym tygodniu pokazuje, że wszystkie trzy smaki kosmicznych eksplozji - rozbłyski gamma, rozbłyski rentgenowskie i niektóre supernowe typu Ic - są w rzeczywistości połączone wspólną energią wybuchową, co sugeruje, że jeden rodzaj zjawiska, winowajcą jest eksplozja masywnej gwiazdy. Główną różnicą między nimi jest „droga ucieczki” wykorzystywana przez energię uciekającą przed umierającą gwiazdą i jej nowo narodzoną czarną dziurą.
W numerze czasopisma Nature z 13 listopada, doktorant Caltech Edo Berger i międzynarodowa grupa kolegów podają, że kosmiczne eksplozje mają prawie taką samą całkowitą energię, ale energia ta jest podzielona w różny sposób między szybkimi i powolnymi dżetami w każdej eksplozji. Wgląd ten był możliwy dzięki obserwacjom radiowym przeprowadzonym w Very Large Array (VLA) w National Radio Astronomy Observatory oraz w Obserwatorium radiowym Owens Valley w Caltech, rozbłysku gamma zlokalizowanego przez satelitę NASA High Energy Transient Explorer (HETE) 29 marca tego roku.
Wybuch, który przy 2,6 miliarda lat świetlnych jest najbliższym kiedykolwiek wykrytym klasycznym rozbłyskiem gamma, pozwolił Bergerowi i pozostałym członkom zespołu uzyskać niespotykany szczegół na temat dżetów wystrzeliwujących z umierającej gwiazdy. Wybuch był w gwiazdozbiorze Lwa.
„Monitorując wszystkie drogi ucieczki, zdaliśmy sobie sprawę, że promienie gamma były tylko małą częścią historii tego wybuchu”, mówi Berger, odnosząc się do zagnieżdżonego strumienia wybuchu z 29 marca, który miał cienki rdzeń o słabej gamma promienie otoczone powolną i masywną otoczką, która wytwarzała obfite fale radiowe.
„To mnie zaskoczyło”, dodaje Berger, „ponieważ rozbłyski gamma mają wytwarzać głównie promienie gamma, a nie fale radiowe!”
Błyski gamma, po raz pierwszy wykryte przypadkowo dekady temu przez satelity wojskowe obserwujące testy nuklearne na Ziemi i w kosmosie, zdarzają się mniej więcej raz dziennie. Do tej pory powszechnie zakładano, że eksplozje są tak gigantyczne, że przyspieszone cząstki pędzące w dżipach antypodalnych zawsze wydzielają ogromne ilości promieniowania gamma, czasami przez setki sekund. Z drugiej strony, bardziej liczne supernowe typu Ic w naszej lokalnej części wszechświata wydają się słabszymi eksplozjami, które wytwarzają tylko wolne cząstki. Uważano, że lampy rentgenowskie zajmują środek ziemi.
„Wgląd uzyskany po wybuchu 29 marca skłonił nas do zbadania wcześniej przebadanych kosmicznych wybuchów”, mówi Berger. „We wszystkich przypadkach stwierdziliśmy, że całkowita energia wybuchu jest taka sama. Oznacza to, że kosmiczne eksplozje to bestie o różnych twarzach, ale o tym samym ciele. ”
Według Shri Kulkarniego, profesora astronomii i planetarnego MacArthura w Caltech i opiekuna pracy Bergera, odkrycia te są znaczące, ponieważ sugerują, że wiele innych eksplozji może pozostać niewykrytych. „Opierając się na promieniach gamma lub rentgenowskich, aby powiedzieć nam, kiedy ma miejsce eksplozja, możemy odsłonić tylko wierzchołek góry lodowej kosmicznej eksplozji”.
Tajemnica, z którą musimy się teraz zmierzyć, dodaje Kulkarni, dlatego energia w niektórych eksplozjach wybiera inną drogę ucieczki niż w innych.
W każdym razie, dodaje Dale Frail, astronom z VLA i współautor rękopisu Natury, astrofizycy prawie na pewno zrobią postęp w najbliższej przyszłości. Za kilka miesięcy NASA uruchomi satelitę wykrywającego promieniowanie gamma znanego jako Swift, który ma lokalizować około 100 impulsów gamma każdego roku. Co ważniejsze, nowy satelita przekaże bardzo dokładne pozycje wybuchów w ciągu jednej lub dwóch minut od pierwszego wykrycia.
Artykuł w „Nature” zatytułowany jest „Wspólne pochodzenie kosmicznych wybuchów wywodzących się z kalorymetrii GRB 030329”. Oprócz Bergera, głównego autora oraz Kulkarni i Frail, innymi autorami są Guy Pooley z Obserwatorium Mullard Radio Astronomy w Cambridge University; Vince McIntyre i Robin Wark, obaj z National Telescope National Facility; Reemem Sari, profesor astrofizyki i nauk planetarnych w Caltech; Derek Fox, doktor habilitowany astronomii w Caltech; Alicia Soderberg, absolwentka astrofizyki w Caltech; Sarah Yost, doktor habilitowany fizyki w Caltech; oraz Paul Price, doktor habilitowany na Uniwersytecie Hawajskim w Instytucie Astronomii.
Oryginalne źródło: Caltech News Release
