Odkrywanie tajemnicy rozbłysków gamma (GRB) to historia pełna intryg międzynarodowych, fantastycznych roszczeń, poważnego śledzenia wstecznego i stopniowych ulepszeń w naszym zrozumieniu prawdziwej natury i implikacji najbardziej energetycznych, niszczycielskich sił we Wszechświecie. Nowe wyniki zespołu naukowców badających tak zwane „ciemne rozbłyski gamma” mocno zatrzasnęły nowy element układanki GRB. Wyniki badań zostały przedstawione w artykule, który pojawi się w czasopiśmie Astronomy & Astrophysics 16 grudnia 2010 r.
Odkrycie GRB było nieoczekiwanym rezultatem amerykańskiego programu kosmicznego i wojskowego śledzącego Rosjan w celu sprawdzenia zgodności z traktatem o zakazie prób jądrowych z zimnej wojny. Aby mieć pewność, że Rosjanie nie detonują broni nuklearnej po drugiej stronie Księżyca, sonda Vela z lat 60. była wyposażona w detektory promieniowania gamma. Księżyc może osłaniać oczywistą sygnaturę promieniowania rentgenowskiego z drugiej strony, ale promienie gamma przenikną przez Księżyc i zostaną wykryte przez satelity Vela.
W 1965 r. Stało się jasne, że zdarzenia, które wywołały detektory, ale wyraźnie nie były sygnaturami detonacji jądrowych, więc zostały starannie i potajemnie zgłoszone do przyszłych badań. W 1972 r. Astronomowie byli w stanie wydedukować kierunki wydarzeń z wystarczającą dokładnością, aby wykluczyć Słońce i Ziemię jako źródła. Doszli do wniosku, że te zdarzenia promieniowania gamma były „pochodzenia kosmicznego”. W 1973 roku odkrycie to zostało ogłoszone w Astrophysical Journal.
Wywołało to dość poruszenie w społeczności astronomicznej i dziesiątki artykułów na temat GRB i ich przyczyn zaczęły pojawiać się w literaturze. Początkowo najbardziej wysunięto hipotezę, że pochodzenie tych wydarzeń pochodziło z naszej własnej galaktyki. Postęp był boleśnie powolny do momentu uruchomienia Obserwatorium Compton Gamma Ray w 1991 roku. Satelita dostarczył kluczowych danych wskazujących, że rozkład GRB nie jest ukierunkowany w żadnym określonym kierunku w przestrzeni, takim jak w kierunku płaszczyzny galaktycznej lub centrum galaktyki Drogi Mlecznej. GRB pochodziły zewsząd. Są pochodzenia „kosmicznego”. Był to duży krok we właściwym kierunku, ale stworzył więcej pytań.
Przez dziesięciolecia astronomowie poszukiwali odpowiednika, a każdy obiekt astronomiczny zbiegłby się z ostatnio zaobserwowanym rozbiciem. Jednak brak precyzji w ustalaniu położenia GRB przez instrumenty dnia udaremnił próby ustalenia źródeł tych kosmicznych eksplozji. W 1997 roku BeppoSAX wykrył GRB w promieniach rentgenowskich wkrótce po zdarzeniu, a optyczny po blasku został wykryty 20 godzin później przez William Herschel Telescope. Głębokie obrazowanie pozwoliło zidentyfikować słabą, odległą galaktykę jako gospodarza GRB. W ciągu roku dyskusja o odległości do GRB dobiegła końca. GRB występują w bardzo odległych galaktykach. Ich związek z supernowymi i śmierć bardzo masywnych gwiazd również dały wskazówki na temat natury systemów wytwarzających GRB.
Nie trwało długo, zanim wyścig zidentyfikował poświaty optyczne rozgrzanych GRB, a nowe satelity pomogły w ustaleniu ich położenia po poświacie i galaktykach-gospodarzach. Satelita Swift, wystrzelony w 2004 r., Jest wyposażony w bardzo czuły detektor promieniowania gamma, a także w promienie rentgenowskie i teleskopy optyczne, które można szybko obrócić, aby automatycznie obserwować emisje poświaty po rozbiciu, a także wysyłać powiadomienia do sieci teleskopy na ziemi do szybkich obserwacji.
Dziś astronomowie uznają dwie klasyfikacje GRB, zdarzenia o długim czasie trwania i zdarzenia o krótkim czasie trwania. Krótkie rozbłyski gamma są prawdopodobnie spowodowane łączeniem się gwiazd neutronowych i nie są związane z supernowymi. Długotrwałe rozbłyski gamma (GRB) mają kluczowe znaczenie dla zrozumienia fizyki wybuchów GRB, wpływu GRB na ich otoczenie, a także wpływu GRB na wczesne powstawanie gwiazd oraz historię i losy Wszechświata.
Podczas gdy poświaty rentgenowskie są zwykle wykrywane dla każdego GRB, niektórzy nadal nie chcieli zrezygnować z poświaty optycznej. Początkowo te GRB z promieniowaniem rentgenowskim, ale bez poświatów optycznych, zostały ukute w „ciemne GRB”. Definicja „ciemnego rozbłysku gamma” została dopracowana poprzez dodanie limitu czasu i jasności oraz obliczenie całkowitej mocy wyjściowej energii GRB.
Ten brak podpisu optycznego może mieć kilka źródeł. Poświata może mieć wewnętrznie niską jasność. Innymi słowy, mogą istnieć jasne GRB i słabe. Lub energia optyczna może zostać silnie pochłonięta przez interweniujący materiał, albo lokalnie wokół GRB lub wzdłuż linii wzroku przez galaktykę gospodarza. Inną możliwością jest to, że światło może mieć tak duże przesunięcie ku czerwieni, że zasłanianie i pochłanianie przez ośrodek międzygalaktyczny uniemożliwiałoby wykrycie w paśmie R często wykorzystywanym do tych detekcji.
W nowym badaniu astronomowie połączyli dane Swift z nowymi obserwacjami wykonanymi za pomocą GROND, dedykowanego instrumentu kontrolnego GRB przymocowanego do 2,2-metrowego teleskopu MPG / ESO w La Silla w Chile. GROND jest wyjątkowym narzędziem do badania poświaty GRB. Może obserwować wybuch w ciągu kilku minut od ostrzeżenia pochodzącego od Swift i ma możliwość obserwowania przez siedem filtrów jednocześnie, pokrywając widoczne i bliskie podczerwień części widma.
Łącząc dane GROND pobrane przez te siedem filtrów z obserwacjami Swift, astronomowie byli w stanie dokładnie określić ilość światła emitowanego przez poświatę przy bardzo różnych długościach fal, od promieni X o wysokiej energii do bliskiej podczerwieni. Następnie wykorzystali te dane do bezpośredniego pomiaru ilości zaciemniającego pyłu między GRB a obserwatorami na Ziemi. Na szczęście zespół odkrył, że ciemne GRB nie wymagają egzotycznych wyjaśnień.
Odkryli, że znaczna część serii jest przyciemniona do około 60–80 procent ich pierwotnej intensywności poprzez zaciemnienie pyłu. Efekt ten jest wyolbrzymiany w przypadku bardzo odległych serii, pozwalając obserwatorowi zobaczyć tylko 30–50 procent światła. Udowadniając, że tak jest, astronomowie ostatecznie rozwiązali zagadkę brakujących poświatów optycznych. Ciemne rozbłyski gamma to po prostu te, których światło widzialne zostało całkowicie usunięte, zanim do nas dotrze.
