M15-l on kahekordne neutrontähesüsteem, mis lõpuks sulandub ägedalt. Pildikrediit: NOAO Pilt suuremalt
Gammakiirguspursked on universumi võimsaimad plahvatused, mis kiirgavad tohutul hulgal kõrge energiaga kiirgust. Aastakümneid oli nende päritolu mõistatus. Teadlased usuvad nüüd, et nad saavad aru protsessidest, mis tekitavad gammakiirguspurskeid. Harvard-Smithsoniani astrofüüsika keskuse (CfA) Jonathan Grindlay ja tema kolleegide Simon Portegies Zwarti (Astronoomiainstituut, Holland) ja Stephen McMillani (Drexeli ülikool) uus uuring soovitab aga mõne gamma-uuringu jaoks varem tähelepanuta jäänud allikat - kiirguspursked: tähekogumised globaalsetes klastrites.
"Kolmandik kõigist lühikestest gammakiirguse purunemistest, mida me täheldame, võib tulla neutronitähtede liitmisel globaalsetes klastrites," ütles Grindlay.
Gammakiirguspursketel (GRB) on kaks erinevat maitset. Mõni kestab kuni minut või isegi kauem. Astronoomid usuvad, et need pikad GRB-d tekivad siis, kui hüpernovas plahvatab massiivne täht. Muud purunemised kestavad vaid murdosa sekundist. Astronoomid teoreetiliselt väidavad, et lühikesed GRB-d pärinevad kahe neutronitähe ehk neutronitähe ja musta augu kokkupõrkest.
Enamik kahekordseid neutrontähesüsteeme tuleneb kahe juba üksteist tiirleva massiivse tähe evolutsioonist. Loodusliku vananemisprotsessi tagajärjel muutuvad mõlemad neutronitähtedeks (kui need algavad antud massist), mis seejärel spiraalivad miljonite või miljardite aastate jooksul kokku, kuni nad ühinevad ja vabastavad gammakiirguspurske.
Grindlay teadustöö osutab veel ühele võimalikule lühikeste GRB-de allikale - globaalsetele klastritele. Gloobuklastrid sisaldavad universumi vanimaid tähti, mis on tihedalt ümbritsetud vaid mõne valgusaasta kaugusel. Sellised tihedad kvartalid provotseerivad paljusid lähedasi tähega kohtumisi, millest mõned põhjustavad tähevahetusi. Kui tähekaaslasega neutronitäht (näiteks valge kääbus või põhijärjestuse täht) vahetab oma partneri teise neutronitähega, siis saadud neutronitähtede paar spiraalib lõpuks kokku ja põrkub plahvatuslikult, tekitades gammakiirguse purunemise.
"Me näeme neid eelsüsteeme, mis sisaldavad ühte neutrontähte millisekundilise pulsaari kujul, kogu kohas globaalsetes klastrites," ütles Grindlay. „Lisaks on ümmargused klastrid nii tihedalt pakitud, et teil on palju koostoimeid. See on loomulik viis topeltneutrontähe süsteemide valmistamiseks. "
Astronoomid viisid läbi umbes 3 miljonit arvutisimulatsiooni, et arvutada välja sagedus, millega topeltneutrontähe süsteemid võivad moodustada ümmargusetes klastrites. Teades, kui palju neist on galaktika ajaloo jooksul moodustunud, ja kui kaua süsteemi ühendamiseks kulub, määrasid nad globaalsete klastrite kahendkoodidelt oodatavate lühikeste gammakiirguse purunemiste sageduse. Nende hinnangul võivad sellised süsteemid põhjustada 10–30 protsenti kõigist lühikestest gammakiirguse purunemistest, mida me täheldame.
Selles hinnangus võetakse arvesse uudishimulikku suundumust, mille avastasid hiljutised GRB tähelepanekud. Arvatakse, et ühinemised ja seega purunemised niinimetatud “ketta” neutrontähtede binaarsüsteemidest - süsteemidest, mis on loodud kahest massiivsest tähest, mis moodustasid koos ja surid koos - toimuvad hinnanguliselt 100 korda sagedamini kui globaalsete klastrite kahendkompositsioonide purunemised. Kuid käputäis lühikesi GRB-sid, mis on täpselt asunud, pärinevad galaktilistest halodest ja väga vanadest tähtedest, nagu globaalsete klastrite puhul võib oodata.
"Siin on suur raamatupidamisprobleem," ütles Grindlay.
Lahknevuse selgitamiseks soovitab Grindlay, et ketta binaarsete plaatide purunemisi on tõenäoliselt raskem märgata, kuna need kipuvad kiirgust eraldama kitsamates lööklainetes, mis on nähtavad vähemast suunast. Kitsam "kiirgus" võib tuleneda tähtede kokkupõrkest, mille spinnid on kooskõlas nende orbiidiga, nagu eeldatakse nende kahendkoodide puhul, mis on sündimise ajal koos olnud. Äsja liitunud tähed võivad juhusliku orientatsiooni korral ühinedes eraldada laiemaid purune.
"Rohkem lühikesi GRB-sid pärineb tõenäoliselt kettasüsteemidest - me lihtsalt ei näe neid kõiki," selgitas Grindlay.
Ainult umbes pool tosinat lühikest GRB-d on hiljuti gammakiirgussatelliitide abil täpselt paiknenud, mis teeb põhjalikud uuringud keeruliseks. Kui kogutakse rohkem näiteid, peaksid lühikeste GRB-de allikad olema palju paremini mõistetavad.
Sellest avastusest teadaanne avaldati ajakirja Nature Physics 29. jaanuari veebinumbris. See on saadaval veebis aadressil http://www.nature.com/nphys/index.html ja eelsalvestatud kujul aadressil http://arxiv.org/abs/astro-ph/0512654.
Harvard-Smithsoniani astrofüüsika keskus (CfA), mille peakorter asub Cambridge'is, on Smithsoniani astrofüüsika vaatluskeskuse ja Harvardi kolledži vaatluskeskuse ühine koostöö. CfA teadlased, kes on jaotatud kuude uurimisosakonda, uurivad universumi päritolu, arengut ja lõplikku saatust.
Algne allikas: CfA pressiteade
