Ciemny błysk gamma GRB020819. Źródło zdjęcia: Keck. Kliknij, aby powiększyć.
Praktycznie wszystko, co wiemy o Wszechświecie, przychodzi do nas za pośrednictwem światła. W przeciwieństwie do materii światło nadaje się wyjątkowo do pokonywania dużych odległości w przestrzeni kosmicznej do naszych instrumentów. Większość zjawisk astronomicznych jest jednak trwała i powtarzalna - możemy na nich polegać, aby „trzymać się” w celu długoterminowej obserwacji lub „wracać” regularnie. Nie dotyczy to jednak rozbłysków gamma (GRB) - tych tajemniczych wydarzeń kosmologicznych, które doładowują fotony (i cząstki subatomowe) o absurdalnie wysokich poziomach energii.
Pierwszy wykryty niebiański GRB miał miejsce podczas monitorowania traktatu o broni jądrowej w 1967 r. Wydarzenie to wymagało lat analizy, zanim potwierdzono jego pozaziemskie pochodzenie. Po tym odkryciu zastosowano prymitywne metody triangulacji za pomocą detektorów umieszczonych na różnych sondach kosmicznych w sieci międzyplanetarnej (IPN). Takie metody wymagały ogromnego zgryzienia liczb i uniemożliwiły natychmiastowe monitorowanie za pomocą instrumentów na Ziemi. Pomimo opóźnień skatalogowano setki źródeł promieniowania gamma. Dzisiaj - nawet przy użyciu Internetu - odpowiedź wymagałaby kilku dni przy użyciu metody wykrywania typu IPN.
Wszystko to zaczęło się zmieniać w 1991 r., Kiedy NASA umieściło w kosmosie obserwatorium Compton Gamma Ray Observatory (CGRO) za pomocą promu kosmicznego Atlantis w ramach programu „Great Observatories”. W ciągu czterech miesięcy od zeskanowania nieba CGRO wyjaśniło astronomom, że Wszechświat doświadcza sporadycznych i szeroko rozpowszechnionych paroksyzmów promieniowania gamma prawie codziennie - paroksyzmów spowodowanych kataklizmami, które wyrzucają ogromne ilości promieniowania gamma i innego promieniowania o wysokiej energii na cały otchłań czasoprzestrzeni.
Ale CGRO miało jedno główne ograniczenie - chociaż mogło wykrywać promienie gamma i szybko ostrzegać astronomów, nie było szczególnie dokładne, gdzie takie zdarzenia miały miejsce w kosmosie. Z powodu tego dużego „koła błędów” astronomowie nie byli w stanie zlokalizować „poświaty” światła widzialnego takich zdarzeń. Pomimo tego ograniczenia CGRO wykrył setki ciągłych, okresowych i epizodycznych źródeł promieniowania gamma - w tym supernowe, pulsary, czarne dziury, kwazary, a nawet samą Ziemię! W międzyczasie CGRO odkryło również coś nieoczekiwanego - niektóre pulsary działały jak wąskopasmowe przekaźniki promieni gamma bez towarzyszącego światła widzialnego - i w tym leżało pierwsze poczucie astronomów o „ciemnych” GRB.
Dziś wiemy, że „ciemne pulsary” nie są jedynymi „ciemnymi” źródłami promieniowania gamma we Wszechświecie. Astronomowie ustalili, że niewielka część epizodycznych (jednorazowych) GRB jest również niska w świetle widzialnym i - jak każdy łaskotany niezwykłym i niewytłumaczalnym - chcą wiedzieć, dlaczego. W rzeczywistości GRB są tak wyjątkowe, że często można usłyszeć miłośników, mówiąc: „Kiedy widziałeś jeden GRB, widziałeś jednego GRB”.
Pierwszym satelitą, który uprościł optyczne wykrywanie poświatów GRB, był BeppoSAX. Opracowany przez Włoską Agencję Kosmiczną w połowie lat 90. BeppoSAX uruchomił 30 kwietnia 1996 r. Z Cape Canaveral i kontynuował wykrywanie i ustalanie źródeł emisji promieniowania rentgenowskiego do 2002 r. Krąg błędów BeppoSax był wystarczająco mały, aby umożliwić astronomom optycznym szybkie odnalezienie wielu GRB poświaty do szczegółowych badań w świetle widzialnym przy użyciu instrumentów naziemnych.
BeppoSAX ponownie wszedł w atmosferę ziemską 29 kwietnia 2003 r., Ale do tego czasu zastąpienie NASA (HETE-2 High Energy Transient Explorer-2) było już kilka lat na stacji na orbicie niskiej Ziemi. Instrument na HETE-2 (jego pierwsze wcielenie HETE nie udało się oddzielić od trzeciego etapu swojej rakiety Pegasus w 1996 r.) Rozszerzył zakres wykrywania promieniowania rentgenowskiego i zapewnił jeszcze ściślejsze kręgi błędów - tylko to, czego astronomowie potrzebowali, aby poprawić czas reakcji w lokalizowanie poświaty GRB.
Dwa lata i kilka miesięcy później (poniedziałek, 19 sierpnia 2002 r.) HETE-2 uruchomił dzwonki i gwizdy, gdy silne źródło promieniowania gamma wykryto gdzieś w pobliżu konstelacji Ryby Ryby. To wydarzenie (oznaczone GRB 020819) spowodowało, że seria obserwatoriów astronomicznych zaczęła rejestrować fotony o częstotliwości radiowej, bliskiej podczerwieni i świetle widzialnym, próbując ustalić, gdzie zdarzenie miało miejsce, i pomóc zrozumieć zjawisko, które je napędza.
Według artykułu „The Radio Afterglow and Host Galaxy of the Dark GRB 020819” opublikowanego 2 maja 2005 r. Przez międzynarodowy zespół śledczych (w tym Pall Jakobsson z Niels Bohr Institute, Kopenhaga Dania, który potwierdził ten artykuł), w ciągu 4 godzin od wykrycie 1-metrowego teleskopu Siding Spring Observatory (SSO) w Australii został obrócony w obszar kosmiczny mniejszy niż 1/7 pozornej średnicy Księżyca. 13 godzin później drugi, nieco większy instrument - 1,5-metrowa jednostka P60 na Mt. Palomar - również dołączył do pościgu. Żaden instrument - pomimo uchwycenia światła tak słabego jak jasność 22 - nie wychwycił niczego niezwykłego dla tego regionu przestrzeni. Jednak duża i wyjątkowo fotogeniczna galaktyka spiralna o jasności 19,5 magnitudo znalazła się w zasięgu ręki ich instrumentów.
Piętnaście dni później 10-metrowy instrument Keck ESI na Mauna Kea na Hawajach zobrazował ten sam region niebieskim i czerwonym światłem do jasności 26,9. Na tej głębokości optycznej można było zobaczyć wyraźną „kroplę” 24 magnitudo (podejrzewaną, że jest to obszar formowania się gwiazd HII) 3 sekundy łukowe na północ od galaktyki spiralnej. Ostatnią próbę wykrycia czegoś dalej podjęto 1 stycznia 2003 r. - ponownie przy użyciu miernika Keck 10. Nie zaobserwowano żadnej zmiany w świetle optycznym pochodzącym z regionu GRB 020819. Wszystko to potwierdziło, że żadna widzialna poświata nie towarzyszyła wybuchowi promieniowania gamma wykrytemu przez HETE-2 około 134 dni wcześniej. Zespół prowadzący dochodzenie miał swój „ciemny burster promieniowania gamma”. Później przyjdzie zadanie ustalenia, co to do cholery było - a przynajmniej nie…
Okresowo w całym cyklu inspekcji optycznej i bliskiej podczerwieni obszar wybuchu był monitorowany na częstotliwościach fal radiowych. Korzystając z VLA (Very Large Array - składającego się z 27 skonfigurowanych w kształcie litery Y 25-metrowych szalek znajdujących się pięćdziesiąt mil na zachód od Socorro w Nowym Meksyku), zespołowi udało się uchwycić malejący ślad promieniowania 8,48 Ghz i zidentyfikować jego lokalizację.
Pierwsze fale radiowe z GRB 020819 zostały zebrane 1,75 dnia po alarmie HETE-2. Do dnia 157 poziomy energii rf spłaszczyły się do punktu, w którym źródło nie było już widoczne z pewnością. Jednak do tego czasu jego lokalizacja została wskazana na „kroplę” trzy sekundy łuku na północ od rdzenia poprzednio niezbadanej galaktyki spiralnej. Niestety - ze względu na słabość - nie można było określić spektrograficznie odległości do samej plamy - jednak stwierdzono, że galaktyka leży w odległości około 6,2 BLY i cieszy się „dużym zaufaniem” pod względem relacji ze źródłem.
W wyniku takich badań astronomowie coraz częściej dowiadują się o klasie zdarzeń kataklizmicznych, które powodują masowe strumienie fotonów o wysokiej i niskiej energii przy prawie całkowitym pomijaniu częstotliwości pośrednich - takich jak ultrafiolet, światło widzialne i bliskiej podczerwieni. Czy jest coś, co mogłoby to wyjaśnić?
W oparciu o naukę z GRB 020819 zespół zbadał trzy modele szoku ognistego, w jaki sposób mogą wystąpić ciemne GRB. Spośród tych trzech (równomierna ekspansja gazów wysokoenergetycznych do jednorodnego ośrodka, równomierna ekspansja do ośrodka warstwowego i kolimowany strumień przenikający do dowolnego typu medium), najlepszym sposobem na zachowanie GRB 020819 było równomierna ekspansja gazów wysokoenergetycznych w homogeniczne środowisko innych gazów (model po raz pierwszy zaproponowany przez astrofizyka R. Sari i in. w 1998 r.). Zaletą tego modelu ekspansji izotropowej jest (słowami zespołu badającego), że „należy przywołać tylko niewielką ilość wyginięcia”, aby uwzględnić brak światła widzialnego.
Oprócz zawężenia zakresu możliwych scenariuszy związanych z ciemnymi GRB, zespół doszedł do wniosku, że „GRB 020819, stosunkowo bliski wybuch, jest tylko jednym z dwóch z 14 GRB zlokalizowanych w obrębie (2 minuty kątowe przy użyciu) HETE-2, który działa nie zgłaszać OA. To potwierdza ostatnie twierdzenie, że frakcja ciemnego wybuchu jest znacznie niższa niż wcześniej sugerowano, być może tak mała jak 10%. ”
Wpisany przez Jeff Barbour
