1967. aastal märkasid NASA teadlased midagi, mida nad polnud kunagi varem sügavast kosmosest tulnud. Nüüdses Vela juhtumina registreerisid mitmed satelliidid Gamma-Ray Burst (GRB), mis oli nii hele, et edestas lühidalt kogu galaktikat. Arvestades nende vinge jõudu ja lühiajalist olemust, on astronoomid otsinud innukalt, kuidas ja miks need purunemised aset leiavad.
Aastakümnete pikkused vaatlused on viinud järeldusele, et need plahvatused leiavad aset siis, kui massiivne täht läheb supernoovasse, kuid astronoomid ei olnud endiselt kindlad, miks see mõnel juhul juhtus ja mitte. Tänu Warwicki ülikooli meeskonna tehtud uutele uuringutele näib, et GRB-de valmistamise võti peitub binaarsetes tähesüsteemides - st täht vajab universumis eredama plahvatuse tekitamiseks kaaslast.
Avastuse eest vastutavat uurimisrühma juhtis doktorikraadiga Ashley Chrimes. Warwicki ülikooli füüsika osakonna üliõpilane. Uuringu huvides tegeles meeskond keskse müsteeriumiga pikaajaliste GRBde osas, mille abil saab tähti piisavalt kiiresti keerutada, et tekitada selliseid plahvatusi, mida on täheldatud.
Lühidalt öeldes tekivad GRB-d, kui massiivsed tähed (umbes kümme korda suuremad kui meie Päike) lähevad supernoovasse ja kukuvad kokku neutronitäheks või mustaks auku. Selle käigus puhutakse tähe välimised kihid maha ja väljutatud materjal tasandab nurgakiiruse säilitamiseks äsja moodustatud jäänuse ümber kettaks. Kuna see materjal kukub sissepoole, käivitab see impulss postidelt väljuvate düüsidena.
Neid tuntakse relativistlike reaktiivlennukitena, kuna neis olev materjal kiirendatakse valguse kiiruse sulgemiseks. GRB-d on küll universumi eredamad sündmused, kuid neid saab Maalt jälgida ainult siis, kui üks nende polaarteljest on suunatud otse meie poole - see tähendab, et astronoomid näevad neist vaid umbes 10-20%. Need on ka väga lühikesed, kui astronoomilised nähtused kestavad kuskil sekundist kuni mitme minutini.
Lisaks peab täht ketrama ülikiirelt, et viia materjal mööda polaartelge valguse kiirusele lähedale. See kujutab astronoomidele muret, kuna tähed kaotavad tavaliselt kõik omandatud keerutused väga kiiresti. Nende lahendamata küsimuste lahendamiseks tugines meeskond täheliste evolutsioonimudelite kogumile, et uurida massiivsete tähtede käitumist nende varisemisel.
Need mudelid lõi Warwicki ülikooli teadlaste abiga Uus-Meremaa Aucklandi ülikoolist dr Jan J. Eldridge. Kombineerituna tehnikaga, mida nimetatakse binaarseks populatsioonisünteesiks, simuleerisid teadlased tuhandete tähesüsteemide populatsiooni, et teha kindlaks mehhanism, mille abil võivad esineda haruldased plahvatused, mis tekitavad GRB-sid.
Sellest suutsid teadlased piirata tegureid, mis põhjustavad relativistlike joade moodustumist mõnedest kokku varisevatest tähtedest. Nad leidsid, et loodete mõju, mis sarnaneb Maa ja Kuu vahel toimuvaga, oli ainus tõenäoline seletus. Teisisõnu, pikaajalised GRB-d esinevad binaarses tähesüsteemis, kus tähed on oma keermes lukustatud, luues võimsa loodefekti, mis kiirendab nende pöörlemist.
Nagu Chrimes selgitas hiljutises Warwicki pressiteates:
„Me ennustame, millised tähed või süsteemid tekitavad gammakiirguse purskeid, mis on universumi suurimad plahvatused. Siiani pole olnud selge, milliseid tähti või binaarsüsteeme selle tulemuse saamiseks vajate.
“Küsimus on olnud selles, kuidas täht ketrama hakkab või aja jooksul spinni säilitab. Leidsime, et tähe loodete mõju tema partnerile peatab nende aeglustumise ja mõnel juhul paneb see neid üles keerutama. Nad varastavad kaaslaselt pöörlemisenergiat, mille tagajärjeks on see, et nad triivivad kaugemale.
“Meie otsustasime, et enamus tähti tärkab kiiresti just seetõttu, et nad asuvad binaarses süsteemis. "
Nagu märkis dr Elizabeth Stanway - Warwicki ülikooli füüsikaosakonna teadur ja uuringu kaasautor -, on binaarne evolutsioon astronoomide jaoks vaevalt uus. Chrimesi ja tema kolleegide tehtud arvutusi pole keerukate arvutuste tõttu kunagi varem tehtud. Seega on see uuring esimene, kus käsitletakse binaarses mudelis töötavaid füüsikalisi mehhanisme.
"Gammakiirte purskeid tekitavate tähtede metallilisuse suhtes on olnud ka suur dilemma," sõnas ta. „Astronoomidena mõõdame tähtede koostist ja gammakiirguse purunemiste domineeriv rada nõuab tähe atmosfääris väga vähe raua aatomeid või muid raskeid elemente. Mõistatus, miks me näeme gammakiirgust põhjustavates tähtedes mitmesuguseid kompositsioone, on mõistatus ja see mudel pakub seletust. ”
Tänu sellele viimasele uuringule ja saadud mudelile, mida see binaarse evolutsiooni kohta pakub, saavad astronoomid ennustada, millised peaksid GRB-d tootvad tähed välja nägema temperatuuri, heleduse ja kaaslase tähe omaduste osas. Tulevikku vaadates loodavad Chimes ja tema kolleegid uurida ja modelleerida mööduvaid nähtusi, mis jäävad astronoomidele saladuseks.
Nende hulka kuuluvad kiired raadiosagedused (FRB) ja mis neid põhjustab (eriti korduv sort) või isegi haruldasemad sündmused, näiteks tähtede muutumine mustadeks aukudeks. Nende leidmist kirjeldav uuring ilmus ajakirja jaanuarinumbris Kuningliku Astronoomiaühingu igakuised teated ning seda rahastas Ühendkuningriigi teadusuuringute ja innovatsiooni teadus- ja tehnoloogiarajatiste nõukogu.
