Dzięki satelicie Swift i kilku naziemnym teleskopom optycznym astronomowie dowiadują się więcej o tak zwanych „ciemnych” rozbłyskach gamma, które są jasne pod względem emisji gamma i promieniowania rentgenowskiego, ale mają niewiele światła widzialnego lub nie mają go wcale. Te ciemne wybuchy dostarczają również astronomom informacji na temat znajdowania obszarów formowania gwiazd ukrytych w pyle. „Nasze badanie dostarcza przekonujących dowodów na to, że duża część formacji gwiazd we wszechświecie jest ukryta przez pył w galaktykach, które nie wydają się w inny sposób zakurzone”, powiedział Joshua Bloom, profesor astronomii na Uniwersytecie Berkeley i starszy autor badania, który przedstawił jego ustalenia na spotkaniu American Astronomical Society w Kalifornii.
Błyski gamma są największymi eksplozjami we wszechświecie, zdolnymi do wytworzenia tak dużej ilości światła, że teleskopy naziemne z łatwością wykrywają ją w odległości miliardów lat świetlnych. Jednak od ponad dekady astronomowie zastanawiają się nad naturą tak zwanych ciemnych wybuchów, które wytwarzają promieniowanie gamma i promieniowanie rentgenowskie, ale niewiele światła widzialnego lub nie ma go wcale. Stanowią one mniej więcej połowę serii wykrytych przez satelitę Swift NASA od momentu jej uruchomienia w 2004 r.
Badanie wykazało, że większość występuje w normalnych galaktykach wykrywalnych przez duże naziemne teleskopy optyczne.
„Jednym z możliwych wyjaśnień mrocznych wybuchów było to, że występowały tak daleko, że ich widzialne światło zostało całkowicie zgaszone”, powiedział Bloom. Dzięki ekspansji wszechświata i gęstniejącej mgle wodoru z coraz większych odległości kosmicznych astronomowie nie widzą światła widzialnego z obiektów oddalonych o więcej niż około 12,9 miliarda lat świetlnych. Inna możliwość: ciemne wybuchy wybuchały w galaktykach z niezwykle grubymi ilościami pyłu międzygwiezdnego, który pochłania światło wybuchu, ale nie jego promieniowanie o wyższej energii.
Korzystając z jednego z największych teleskopów optycznych na świecie, 10-metrowego Keck I na Hawajach, zespół szukał nieznanych galaktyk w miejscach 14 odkrytych przez Swift ciemnych wybuchów. „W przypadku jedenastu z tych wybuchów znaleźliśmy słabą, normalną galaktykę” - powiedział Daniel Perley, absolwent UC Berkeley, który prowadził badanie. Gdyby te galaktyki znajdowały się w ekstremalnych odległościach, nawet teleskop Keck ich nie widziałby.
Większość błysków gamma ma miejsce, gdy masywnym gwiazdom zabraknie paliwa jądrowego. Gdy ich rdzenie zapadają się w czarną dziurę lub gwiazdę neutronową, strumienie gazu - napędzane przez procesy nie do końca poznane - przebijają się przez gwiazdę i wybuchają w kosmos. Tam uderzają w gaz wcześniej zrzucony przez gwiazdę i ogrzewają ją, co powoduje krótkotrwałe poświaty o wielu długościach fal, w tym światło widzialne.
Badanie pokazuje, że ciemne wybuchy muszą być podobne, z wyjątkiem zakurzonych plam w ich galaktykach-gospodarzach, które zaciemniają większość światła w ich poświatach.
Astronomowie zbadali 14 błysków, których światło optyczne było albo znacznie słabsze niż oczekiwano, albo całkowicie nieobecne. Odkryli, że prawie każda „ciemna” seria promieniowania gamma ma galaktykę gospodarza, którą można wykryć za pomocą dużych teleskopów optycznych.
Formowanie gwiazd zachodzi w gęstych chmurach, które szybko wypełniają się pyłem, gdy najbardziej masywne gwiazdy szybko się starzeją i wybuchają, wyrzucając nowo utworzone elementy do ośrodka międzygwiezdnego w celu zaszczepienia nowej formacji gwiazd. Dlatego astronomowie zakładają, że w wypełnionych pyłem galaktykach zachodzi duża formacja gwiazd, chociaż pomiar ilości pyłu nagromadzonego przez ten proces w najbardziej odległych galaktykach okazał się niezwykle trudny.
Gwiazdy miały eksplodować, gdy rozbłyski gamma żyją szybko i umierają młodo. Ciemne wybuchy mogą reprezentować gwiazdy, które nigdy nie dryfowały daleko od zakurzonych chmur, które je utworzyły.
Wykryto impulsy promieniowania gamma w podczerwieni o długości nawet 13,1 miliarda lat świetlnych. „Jeśli wybuchy promieniowania gamma występowały często 13 miliardów lat temu - mniej niż miliard lat po powstaniu wszechświata - powinniśmy wykryć ich dużą liczbę”, wyjaśnił członek zespołu S. Bradley Cenko, również z UC Berkeley. „Nie wiemy, co oznacza, że pierwsze gwiazdy formowały się w mniej szaleńczym tempie niż sugerowały niektóre modele”.
Astronomowie doszli do wniosku, że w takich odległościach może wystąpić mniej niż około 7 procent ciemnych wybuchów, i proponują obserwacje radiowe i mikrofalowe nowych galaktyk, aby lepiej zrozumieć, w jaki sposób ich zakurzone regiony blokują światło. Artykuł na temat ustaleń został przesłany do The Astronomical Journal.
Źródło: NASA, UC Berkeley, AAS
