Kujutise krediit: ESO
Gammakiirguse purunemised on universumi suurimad plahvatused; inimene suudab mõne sekundiga tekitada rohkem energiat kui Päike loob 10 miljardi aasta jooksul. Arvatakse, et need on põhjustatud ülimassiivse tähe varisemisest, mida nimetatakse hüpernovaks. Euroopa lõunaobservatooriumi astronoomid jälgisid hiljutise plahvatuse järeltulekut, kasutades meetodit, mida nimetatakse polarimeetriaks, mis võimaldab neil jälgida plahvatuse kuju. Kui see oli sfääriline plahvatus, oleks valgus polaarsusega juhuslikult, kuid nad leidsid, et aja jooksul laienevates düüsidest voolab välja gaas.
“Gammakiirguse purunemised (GRB-d)” on kindlasti üks dramaatilisemaid sündmusi, mida astrofüüsikas tuntakse. Need lühikesed energiliste gammakiirte välgud, mis esmakordselt tuvastati 1960ndate lõpus sõjaväe satelliitide poolt, kestavad vähem kui üks sekund kuni mitu minutit.
On leitud, et GRB-d asuvad väga suurtel („kosmoloogilistel“) vahemaadel. Sellise sündmuse ajal mõne sekundi jooksul vabanev energia on kogu Päikese oma kogu oma eluea jooksul, mis on rohkem kui 10 000 miljonit aastat, suurem. GRB-d on tõepoolest kõige võimsamad sündmused alates Universumis tuntud Suurest Paugust, vt. ESO PR 08/99 ja ESO PR 20/00.
Viimastel aastatel on kogutud kaudseid tõendeid selle kohta, et GRB-d annavad märku ülimassiivsete tähtede, nn hüpernovade, kokkuvarisemisest. Seda demonstreeriti lõpuks mõni kuu tagasi, kui astronoomid dokumenteerisid FORS-i instrumendi ESO väga suurel teleskoobil (VLT) enneolematult detailselt gammakiirguspurske GRB valgusallika (“optilise järelhõõgniidi”) muutusi 030329 (vrd ESO PR 16/03). Sellel korral pakuti veenvat ja otsest seost kosmoloogiliste gammakiirguse purunemiste ja väga massiivsete tähtede plahvatuste vahel.
Gamma-Ray Burst GRB 030329 avastas 29. märtsil 2003 NASA kosmoseaparaat High Energy Transient Explorer. Pärast Tšiili Paranali observatooriumi (Tšiili) 8,2-meetrise VLT KUEYENi teleskoobiga teostatud ultraheli UVES-spektrograafiga tehtud järelvaatused näitasid, et punanihke oli 0,1685 [1]. See vastab umbes 2650 miljoni valgusaasta kaugusele, mis teeb GRB 030329 lähimaks pikaajaliseks GRB-ks, mis kunagi tuvastatud. GRB 030329 lähedus põhjustas väga ereda järelvalgustuse emissiooni, võimaldades kõige ulatuslikumaid järelvaatlusi kõigi senise järelvalgustuse kohta.
Astronoomide meeskond [2], mida juhtis Jochen Greiner Max-Plancki Instituudi ekstraterrestrische Physikist (Saksamaa), otsustas kasutada seda ainulaadset võimalust GRB 030329 järelhõõgniidi polarisatsiooniomaduste uurimiseks, nagu see arenes pärast plahvatus.
Hüpernovaad, GRB-de allikas, on tõepoolest nii kaugel, et neid saab vaadelda ainult lahendamata valguspunktidena. Ruumilise struktuuri määramiseks peavad astronoomid tuginema nipile: polarimeetria (vt ESO PR 23/03).
Polarimeetria toimib järgmiselt: valgus koosneb elektromagnetilistest lainetest, mis võnkuvad teatud suundades (tasapinnad). Valguse peegeldus või hajumine soosib elektri- ja magnetvälja teatud orientatsiooni teiste suhtes. Seetõttu saavad polariseeruvad päikeseprillid tiigist peegeldava päikesevalguse sära välja filtreerida.
Gammakiirguspurske kiirgus genereeritakse järjestatud magnetväljas, nn sünkrotroni kiirgusena [3]. Kui hüpernova on sfääriliselt sümmeetriline, esinevad kõik elektromagnetiliste lainete orientatsioonid võrdselt ja keskmiselt välja, seega puudub neto polarisatsioon. Kui gaasi ei väljutata siiski sümmeetriliselt, vaid joaga, trükitakse valgusele kerge võrgu polarisatsioon. See netopolarisatsioon muutub ajaga, kuna joa avanemisnurk ajaga laieneb ja näeme erinevat osa emissioonikoonusest.
Gammakiirguspurske järelvalgustuse polarisatsiooniomaduste uurimine võimaldab seega saada teadmisi selle aluseks olevate ruumiliste struktuuride ning magnetvälja tugevuse ja orientatsiooni kohta piirkonnas, kus kiirgus tekib. "Ja kui seda pika aja jooksul teha, kui järeltulek kaob ja areneb, annab see meile ainulaadse diagnostikavahendi gammakiirguse purunemise uuringute jaoks," ütleb Jochen Greiner.
Ehkki GRB optilise järelvalguse polarisatsiooni varasemad üksikud mõõtmised on olemas, pole polarisatsiooni arengu aja jooksul üksikasjalikke uuringuid tehtud. See on tõepoolest väga nõudlik ülesanne, mis on võimalik ainult eriti stabiilse instrumendi kasutamisel suurimal teleskoobil ... ja piisava ereda optilise järelvalgusega.
Niipea kui GRB 030329 tuvastati, pöördus astronoomide meeskond VLT ANTU teleskoobi võimsa mitme režiimiga FORS1 seadme poole. Nad said 38 päeva jooksul 31 polarimeetrilist vaatlust, mis võimaldas neil esimest korda mõõta optilise gammakiirguse purunemise polarisatsiooni muutusi aja jooksul pärast hõõgumist. See ainulaadne vaatlusandmete kogum dokumenteerib ületamatu objekti füüsikalised muutused ületamatute üksikasjadega.
Nende andmed näitavad polarisatsiooni olemasolu 38-päevase perioodi vältel tasemel 0,3 kuni 2,5%, tugevuse ja orientatsiooni varieeruvuses ajakavades kuni tundideni. Seda konkreetset käitumist ei ole ennustanud ükski suurem teooria.
Kahjuks takistab selle GRB järelvilja väga keeruline valguskõver, iseenesest sellest aru saamata, olemasolevate polarisatsioonimudelite otsekohest rakendamist. "Selgub, et joa suuna ja magnetvälja struktuuri tuletamine pole nii lihtne, kui me algselt arvasime," märgib meeskonna teine liige Olaf Reimer. "Kuid polarisatsiooniomaduste kiired muutused, isegi järelhõõglambi kõvera sujuvates faasides, pakuvad väljakutse järelvalgustuse teooriale."
"Võimalik", lisab Jochen Greiner, "üldine madal polarisatsioonitase näitab, et paralleelses ja risti asetseva magnetvälja tugevus ei erine rohkem kui 10%, mis viitab väljale, mis on tugevalt seotud liikuva materjaliga. See erineb suuremahulisest väljast, mis jääb plahvatavast tähest üle ja mis arvatakse tekitavat gammakiirte kõrge polarisatsioonitaseme. "
Algne allikas: ESO pressiteade
