Kujutise krediit: ESO
29. märtsil 2003 tuvastas NASA High Energy Transient Explorer ereda gammakiirte purske ja vahetult pärast seda, kui kogu maailmast pärit teleskoobid olid objektile keskendunud; nüüd nimega GRB 030329 ja mõõdetuna 2,6 miljardi valgusaasta kaugusel. Plahvatuse järelvalgust mõõtes said astronoomid aru, et see vastab hüpernova spektrile - äärmiselt suurte tähtede plahvatustele, mis on vähemalt 25 korda suuremad kui meie enda Päike. Spektritega sobitamisel on astronoomidel veenvaid tõendeid selle kohta, et gammakiirguse purunemiste ja väga suurte tähtede plahvatuste vahel on mingi seos.
NASA kõrge energiaga siirdehäirete uurija (HETE-II) täheldas 29. märtsil 2003 taeva piirkonnas Leo tähtkuju väga eredat gammakiirte purunemist.
90 minuti jooksul tuvastati Siding Springsi observatooriumis (Austraalia) ja ka Jaapanis samas suunas 40-tollise teleskoobi abil uus väga ereda valgusallika (“optiline järelvalgus”). Gammakiirguspurske tähistati vastavalt kuupäevale GRB 030329.
Ja 24 tunni jooksul saadi selle uue objekti esimene, väga üksikasjalik spekter ESES Paranal Observatory (Tšiili) 8,2-meetrise VLT KUEYENi teleskoobiga ultraheli hajutamise spektrograafiga. See võimaldas määrata kauguseks umbes 2650 miljonit valgusaastat (punane nihe 0,1685).
Jätkuvad vaatlused FORS1 ja FORS2 mitme režiimiga instrumentidega VLT-l järgmise kuu jooksul võimaldasid rahvusvahelisel astronoomide meeskonnal [1] dokumenteerida enneolematult detailselt selle gammakiirguspurske optilise järelvalguse spektri muutused. Nende üksikasjalik aruanne on ilmunud teadusajakirja “Loodus” 19. juuni numbris.
Spektrid näitavad kõige energilisema klassi supernoovaspektri, nn hüpernova, järkjärgulist ja selget tekkimist. Selle põhjuseks on väga raske tähe plahvatus - arvatavasti üle 25 korra raskem kui Päike. Mõõdetud laienemiskiirus (üle 30 000 km / sek) ja eraldunud koguenergia olid erakordselt kõrged isegi valitud hüpernova klassi piires.
Võrreldes läheduses asuvate hüpernovadega suudavad astronoomid täpse plahvatuse hetke kindla täpsusega kindlaks määrata. Selgub, et see on vahemikus pluss / miinus kaks päeva pärast gammakiirguse purunemist. See ainulaadne järeldus pakub veenvaid tõendeid selle kohta, et kaks sündmust on omavahel otseselt seotud.
Seetõttu näitavad need vaatlused hüpernova plahvatuse taga tavalist füüsilist protsessi ja sellega kaasnevat tugeva gammakiirguse kiirgust. Meeskond järeldab, et selle põhjuseks on tõenäoliselt kõrgelt arenenud tähe (tuntud kui „colpsar“ mudel) sisemise piirkonna peaaegu hetkeline mittesümmeetriline kokkuvarisemine.
29. märtsi gammakiirguspuhang kandub astrofüüsika aastaraamatutesse kui haruldane “tüübi määrav sündmus”, pakkudes veenvaid tõendeid otsese seose kohta kosmoloogiliste gammakiirguse purunemiste ja väga massiivsete tähtede plahvatuste vahel.
Mis on gammakiirguse puhkemised?
Üks praegu kõige aktiivsemaid astrofüüsika valdkondi on dramaatiliste sündmuste, mida tuntakse gammakiirguse purunemistena (GRB), uurimine. Esmakordselt avastati nad 1960. aastate lõpus sõjaväe satelliitidel orbiidil liikuvate tundlike instrumentide abil, mis käivitati tuumakatsetuste jälgimiseks ja avastamiseks. Need ei pärine Maalt, vaid kaugelt kosmosest. Need lühikesed energilise gammakiirte välgud kestavad vähem kui sekundist mitme minutini.
Vaatamata suurtele vaatluspüüdlustele on alles viimase kuue aasta jooksul olnud võimalik mõne sellise sündmuse toimumiskohad teatava täpsusega kindlaks teha. Hindamatu abiga võrreldavate röntgenkiirguse emissioonide suhteliselt täpse asukohavaatlusega eri röntgenkiirguse satelliidi vaatluskeskustes alates 1997. aasta algusest on astronoomid tänaseks tuvastanud umbes viiskümmend lühiajalise optilise valguse allikat, mis on seotud GRB-dega (“optilised järeltuled” ).
On leitud, et enamik GRB-sid asub väga suurtel („kosmoloogilistel“) vahemaadel. See tähendab, et sellise sündmuse ajal mõne sekundi jooksul eralduv energia on suurem kui Päikese oma kogu eluea jooksul, mis on rohkem kui 10 000 miljonit aastat. 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 massiivsete tähtede kokkuvarisemisest. See põhines algselt ühe ebahariliku gammakiirguse purunemise tõenäolisel seotusel supernoovaga (“SN 1998bw”, mis avastati ka ESO teleskoopide abil, vrd ESO PR 15/98). Sellest ajast peale on ilmnenud rohkem vihjeid, sealhulgas GRB-de seos kaugete galaktikate massilise tähekujunduse piirkondadega, ahvatlevad tõendid supernoova-laadsete valguskõvera “löögide” kohta mõnede varasemate purskete optilistes järeltulekutes ja värskelt sünteesitud elementide spektriallkirjad , mida vaatasid röntgenvaatluskeskused.
GRB 030329 VLT vaatlused
29. märtsil 2003 (täpselt kell 11: 37: 14.67 tundi UT) tuvastas NASA kõrge energiaga siirdeuurija (HETE-II) väga ereda gammakiirguse purunemise. Pärast Siding Spring Observatory (Austraalia) 40-tollise teleskoobiga optilise järelvilja tuvastamist määrati purske punaseks nihkeks [3] 0,1685 suure dispersiooniga spektri abil, mis saadi UVES-spektrograafiga 8,2-m VLT KUEYENi teleskoop ESO Paranali vaatluskeskuses (Tšiili).
Vastav vahemaa on umbes 2650 miljonit valgusaastat. See on lähim tavaline GRB, mis kunagi tuvastatud, pakkudes seetõttu kauaoodatud võimalust testida paljusid hüpoteese ja mudeleid, mis on välja pakutud alates esimeste GRB-de avastamisest 1960ndate lõpus.
Selle konkreetse eesmärgi nimel pöördus ESO astronoomide juhitav meeskond [1] ESO väga suure teleskoobi (VLT) kahe teise võimsa instrumendi poole - mitme režiimiga FORS1 ja FORS2 kaamera / spektrograafi. Ühe kuu jooksul kuni 1. maini 2003 saadi hävimisobjekti spektrid tavalise kiirusega, mis tagas unikaalse vaatlusandmete komplekti, mis dokumenteerib ületamatu objekti füüsikalised muutused ületamatus detailsuses.
Hüpernova ühendus
Nende spektrite hoolika uurimise põhjal tutvustavad astronoomid oma tõlgendust GRB 030329 sündmusest neljapäeval, 19. juunil rahvusvahelises ajakirjas „Nature“ ilmunud uurimistöös. Proosaatilise pealkirja all „Väga energiline supernoova, mis on seotud 29. märtsi 2003. aasta gammakiirguspurse ”, järeldasid vähemalt 27 autorit 17-st uurimisinstituudist, eesotsas Taani astronoom Jens Hjorthiga, et nüüd on ümberlükkamatud tõendid GRB otsese seose ja väga hüpernova plahvatuse vahel massiivne, kõrgelt arenenud täht.
See põhineb supernoova tüüpi spektri järk-järgulisel tekkimisel ajaga, mis näitab tähe äärmiselt vägivaldset plahvatust. Kiirusega üle 30 000 km / sek (s.o üle 10% valguse kiirusest) liigub väljutatud materjal rekordkiirusel, mis annab tunnistust plahvatuse tohutust võimsusest.
Hüpernoovid on haruldased sündmused ja tõenäoliselt on nende põhjuseks niinimetatud „Hundi-Rayeti” tüüpi tähtede plahvatus [4]. Need WR-tähed moodustati algselt massiga üle 25 päikese massi ja koosnesid peamiselt vesinikust. Nüüd oma WR-faasis, olles end välimistest kihtidest lahti võtnud, koosnevad nad peaaegu puhtalt heeliumist, hapnikust ja raskematest elementidest, mis on toodetud intensiivse tuumapõletuse ajal nende lühikese eluea eelmises faasis.
"Me oleme seda pikka ja pikka aega oodanud," ütleb Jens Hjorth, "see GRB andis meile tõesti puuduva teabe. Nendest väga üksikasjalikest spektritest saame nüüd kinnitada, et see purunemine ja tõenäoliselt ka muud pikad gammakiirguse purunemised on loodud massiivsete tähtede tuumavarisemise kaudu. Enamik teisi juhtivaid teooriaid on nüüd ebatõenäoline. ”
Tüüpi määrav sündmus
Tema kolleeg, ESO astronoom Palle M? Ller, on sama meelt: "Mis meile tegelikult alguses silma hakkas, oli see, et tuvastasime supernoova allkirjad selgelt juba esimeses FORS-spektris, mis võeti alles neli päeva pärast GRB esmakordset vaatlust - me ei oodanud seda üldse. Järjest enam andmete saamisel mõistsime, et spektri areng oli peaaegu täiesti identne 1998. aastal nähtud hüpernova omaga. Nende kahe sarnasus võimaldas meil siis kindlaks määrata väga täpse aja praeguse supernoova sündmuse jaoks.
Astronoomid leidsid, et VLT spektrites dokumenteeritud hüpernova plahvatus (tähistatud SN 2003dh [2]) ja HETE-II täheldatud GRB sündmus pidid toimuma peaaegu peaaegu samal ajal. Kui seda täiendavalt täpsustada, on erinevus maksimaalselt 2 päeva ja seetõttu pole kahtlust, et need kaks on omavahel seotud.
"Supernova 1998bw tekitas meie isu, kuid kulus veel viis aastat, enne kui võisime kindlalt öelda, et leidsime suitsetamispüstoli, mis naelutas GRBde ja SNe vahelise seose", lisab Chryssa Kouveliotou NASA-st. "GRB 030329 võib osutuda GRB-de jaoks mingiks" puuduvaks lüliks "."
Kokkuvõtteks võib öelda, et GRB 030329 oli haruldane “tüübi määratlev” sündmus, mida registreeritakse kui suure energiatarbimisega astrofüüsika aluspaiku.
Mis tegelikult 29. märtsil (või 2650 miljonit aastat tagasi) juhtus?
Siin on GRB 030329 kohta täielik lugu, nagu astronoomid seda nüüd lugesid.
Tuhandeid aastaid enne seda plahvatust laskis vesinikkütuse otsa sattunud väga massiivne täht lahti suure osa väliskestast, muutudes ise sinakaks Wolf-Rayet täheks [3]. Tähe jäänused sisaldasid umbes 10 päikesemassi väärtuses heeliumi, hapnikku ja raskemaid elemente.
Plahvatusele eelnenud aastatel ammendas Wolf-Rayet 'täht kiiresti järelejäänud kütuse. Mingil hetkel vallandas see äkki hüpernova / gammakiirguse purunemise. Tuum varises kokku, ilma tähe välisosa teadmata. Sees on moodustatud must auk, mida ümbritseb korrigeeriva aine ketas. Mõne sekundi jooksul käivitati sellest mustast august eemale mateeriajuga.
Juga läbis tähe väliskesta ja koos äsja moodustunud radioaktiivse nikkel-56 tugeva tuulega, mis puhutas sees oleva ketta maha, purustas tähe. See purunev hüpernova särab eredalt nikli olemasolu tõttu. Samal ajal kündis reaktiivlennuk tähe läheduses materjali ja tekitas gammakiirguse purunemise, mille Maa astronoomid salvestasid umbes 2650 miljonit aastat hiljem. Gammakiirte tekitamise üksikasjalik mehhanism on endiselt aruteluküsimus, kuid see on seotud kas juga ja varem tähelt väljunud aine vastastikmõjudega või joa enda sisemiste kokkupõrgetega.
See stsenaarium esindab Ameerika Ühendriikide astronoomi Stan Woosley (California ülikool, Santa Cruz) 1993. aastal ja praeguse meeskonna liikme tutvustatud mudelit „colpsar“ ning selgitab kõige paremini GRB 030329 tähelepanekuid.
"See ei tähenda, et gammakiirguse lõhkemise mõistatus on nüüd lahendatud," ütleb Woosley. „Oleme nüüd kindlad, et pikkade purunemistega kaasneb tuuma kokkuvarisemine ja hüpernova, luues tõenäoliselt musta augu. Oleme veennud enamikku skeptikuid. Selle kohta, mis põhjustab lühikese gammakiirguse purunemise, need, mis on pikemad kui kaks sekundit, ei jõua me veel järeldusele. "
Algne allikas: ESO pressiteade
