Tumma gammasätepurske GRB020819. Kuvan luotto: Keck. Klikkaa suurentaaksesi.
Lähes kaikki mitä tiedämme maailmankaikkeudesta, tulee meille valon kautta. Toisin kuin materiaali, valo soveltuu ainutlaatuisesti matkustamaan valtavia etäisyyksiä avaruuden yli instrumentteihimme. Suurin osa tähtitieteellisistä ilmiöistä on kuitenkin jatkuvia ja toistettavia - voimme luottaa niihin "roikkuakseen" pitkäaikaista tarkkailua varten tai "palata takaisin" säännöllisesti. Mutta tämä ei ole niin gammasätepurskeille (GRB: lle) - niille salaperäisille kosmologisille tapahtumille, jotka lataavat fotoneja (ja subatomisia hiukkasia) absurdisti korkeilla energiatasoilla.
Ensimmäinen havaittu taivaallinen GRB tapahtui ydinaseita koskevan sopimuksen seurannan aikana vuonna 1967. Tämä tapahtuma vaati vuosia analyysejä, ennen kuin sen maapallon ulkopuolinen alkuperä vahvistettiin. Tämän löytön jälkeen primitiiviset triangulaatiomenetelmät otettiin käyttöön ilmaisimilla, jotka sijaitsivat eri avaruuskoettimissa Interplanetary Network (IPN) -alueella. Tällaiset menetelmät vaativat paljon numeroiden murskaamista ja tekivät maapallolla varustettujen välineiden välittömän seurannan mahdottomaksi. Viivästyksistä huolimatta satoja gammasäteilylähteitä luetteloitiin. Nykyään - jopa Internetin käyttö - vaatii vielä useita päiviä vastaamiseen IPN-tyyppisen havaitsemismenetelmän avulla.
Kaikki tämä alkoi muuttua vuonna 1991, kun NASA asetti Compton Gamma Ray Observatoryn (CGRO) avaruuteen käyttämällä avaruussukkulaa Atlantis osana sen "Great Observatories" -ohjelmaa. Neljän kuukauden kuluessa taivaan skannaamisesta CGRO teki tähtitieteilijöille selväksi, että maailmankaikkeus sai satunnaisia ja laajalle levinneitä gammasäteiden paroksysmejä melkein päivittäin - kataklysmisten tapahtumien aiheuttamia paroksysmejä, jotka heittävät valtavia määriä gammaa ja muuta korkeaenergista säteilyä avaruus-ajan kuilu.
Mutta CGRO: lla oli yksi päärajoitus - vaikka se pystyi havaitsemaan gammasäteet ja varoittamaan tähtitieteilijöitä nopeasti, se ei ollut erityisen tarkka sen suhteen, missä tällaiset tapahtumat tapahtuivat avaruudessa. Tämän suuren "virhepiirin" vuoksi tähtitieteilijät eivät pystyneet paikantamaan tällaisten tapahtumien näkyvää valoa "hehku". Tästä rajoituksesta huolimatta CGRO havaitsi satoja jatkuvia, jaksoittaisia ja episodisia gammasäteilylähteitä - mukaan lukien supernoovat, pulsarit, mustat aukot, kvartaarit ja jopa itse maan! Samaan aikaan CGRO löysi myös jotain epäilyttävää - tietyt pulsaattorit toimivat gammasäteiden kapeakaistaisina lähettiminä ilman mukana olevaa näkyvää valoa - ja niissä oli tähtitieteilijän ensimmäinen tunne “tummista” GRB: istä.
Nykyään tiedämme, että ”tummat pulssarit” eivät ole ainoita “tummia” gammasäteiden lähteitä maailmankaikkeudessa. Astronomit ovat todenneet, että myös pienellä osalla episodisia (vain kertaluonteisia) GRB: itä on vähän näkyvää valoa, ja he - kuten kukaan muu, jota epätavallinen ja selittämätön kutittaa - haluavat tietää miksi. Itse asiassa GRB: t ovat niin ainutlaatuisia, että harrastajat voidaan usein kuulla sanomalla "Kun olet nähnyt yhden GRB, olet nähnyt yhden GRB".
Ensimmäinen satelliitti, joka yksinkertaisti GRB: n jälkivalon optista havaitsemista, oli BeppoSAX. Italian avaruusjärjestön 1990-luvun puolivälissä kehittämä BeppoSAX käynnisti 30. huhtikuuta 1996 Cape Canaveralista ja jatkoi röntgensäteilylähteiden havaitsemista ja osoittamista vuoteen 2002. BeppoSaxin virhepiiri oli tarpeeksi pieni, jotta optiset tähtitieteilijät pystyivät nopeasti jäljittämään monia GRB: tä. jälkivalaisimet yksityiskohtaista tutkimusta varten näkyvässä valossa maapohjaisten instrumenttien avulla.
BeppoSAX palasi uudelleen maan ilmakehään 29. huhtikuuta 2003, mutta siihen mennessä NASAn korvaaja (HETE-2, High Energy Transient Explorer-2) oli jo useita vuosia asemalla maapallon kiertoradalla. Instrumentit HETE-2: lla (sen ensimmäinen inkarnaatio HETE ei onnistunut erottamaan Pegasus-rakettiensa kolmannesta vaiheesta vuonna 1996) laajensi röntgenpaljastustarjontaa ja tarjosi entistä tiukempia virhepiirejä - vain asia, jonka tähtitieteilijät tarvitsivat parantaakseen vasteaikaansa GRB: n jälkivalojen sijainti.
Kaksi vuotta ja muutamaa kuukautta myöhemmin (maanantaina 19. elokuuta 2002) HETE-2 lähti kelloista ja vihellyksistä, koska voimakas gammasäteilylähde havaittiin jossain lähellä Kalat kalat -konstellaation päätä. Tämä tapahtuma (nimeltään GRB 020819) sai aikaan joukon tähtitieteellisiä observatorioita alkamaan sieppaamaan radiotaajuisia, lähellä infrapunaa ja näkyvän valon fotoneja pyrkiessään selvittämään, missä tapahtuma tapahtui, ja auttamaan ymmärtämään sitä ajavaa ilmiötä.
Kansainvälisen tutkijaryhmän (mukaan lukien Tanskan Kööpenhaminan Niels Bohr -instituutin Pall Jakobsson, joka todisti tämän artikkelin Pall Jakobsson, joka todisti tämän artikkelin Pall Jakobsson, joka julkaisi tämän artikkelin) 2. toukokuuta 2005 julkaiseman 2. tammikuuta 2005 julkaiseman lehden ”Pimeän GRB 020819: n radiovalaistus ja isäntägalaksi” 4 tunnin sisällä 1 metrin Siding Spring Observatory (SSO)-teleskoopin havaitseminen Australiassa käännettiin avaruusalueelle, joka oli alle 1/7 Kuun näennäishalkaisijasta. 13 tuntia myöhemmin, toinen, hieman suurempi instrumentti - 1,5 metrin P60-yksikkö Mt. Palomar - liittyi myös jahdata. Kumpikaan instrumentti - huolimatta valon kaappaamisesta niin heikolta kuin koko 22 - ei saanut aikaan mitään epätavallista kyseisellä avaruusalueella. Kuitenkin suuri ja erittäin valogeeninen 19,5: n suuruinen kasvojen päällä oleva kierteinen galaksi kuului hienosti instrumenttiensa otteeseen.
Viisitoista päivää myöhemmin, 10 metrin Keck ESI -instrumentti Mauna Keassa, Havaijilla, kuvansi saman alueen sinisellä ja punaisella valolla arvoon 26.9 asti. Tällä optisella syvyydellä selkeä 24. suuruusluokan “möykky” (epäillään olevan HII-tähtien muodostumisalue) voitiin nähdä 3 kaarisekunnin päässä spiraaligalaksista pohjoiseen. Viimeinen yritys havaita jotain enemmän tehtiin 1. tammikuuta 2003 - taas Keck 10 -mittarilla. GRB 020819: n alueelta lähtevässä optisessa valossa ei tapahtunut muutosta. Kaikki tämä vahvisti, että mikään näkyvä jälkihehku ei liittynyt HETE-2: n havaitsemaan gammasäteilyn puhkeamiseen noin 134 päivää aikaisemmin. Tutkimusryhmällä oli heidän ”tumman gammasäteen puskurinsa”. Myöhemmin tuli tehtävä selvittää, mikä helvetti se oli - tai ainakaan ei ollut ...
Ajoittain koko optisen ja lähellä infrapunavalvontajakson ajan purskeen aluetta tarkkailtiin radioaaltotaajuuksilla. Käyttämällä VLA: ta (Erittäin suuri joukko - koostuu 27 Y-konfiguroidusta 25-metrisestä astiasta, jotka sijaitsevat 50 mailia länteen Socorrosta, New Mexico), joukkue onnistui kaappaamaan 8,48 GHz: n säteilyn heikentyvän polun ja tunnisti sen sijaintipaikan.
Ensimmäiset radioaallat GRB 020819: stä kerättiin 1,75 päivää HETE-2-hälytyksen jälkeen. Päivään 157 mennessä rf-energian tasot tasaantuivat pisteeseen, jossa lähdettä ei enää voitu nähdä luottavaisesti. Tähän mennessä sen sijainti oli kuitenkin osoitettu ”möykkyyn” kolmen kaarisekunnin päässä pohjoiseen aiemmin piirtämättömän kierteisen galaksin ytimestä. Valitettavasti etäisyyttä itse möykkyyn ei voida valitettavasti määrittää spektrografisesti, mutta galaksin havaittiin sijaitsevan noin 6,2 BLY: n päässä, ja sillä on "korkea luottamus" suhteisiin lähteeseen.
Tällaisten tutkimusten tuloksena tähtitieteilijät oppivat nyt enemmän ja enemmän kataklysmisten tapahtumien luokasta, joka johtaa suuren ja matalan energian fotonien valtavirtaan, samalla kun ohitetaan melkein kokonaan välitaajuudet - kuten ultravioletti, näkyvä ja valon lähi-infrapuna. Onko jotain, joka voisi selittää tämän?
GRB 020819: stä oppimisen perusteella ryhmä tutki kolme tulipallo-sokkimallia siitä, kuinka tummat GRB: t voivat tapahtua. Kolmesta (korkean energian kaasujen tasainen laajeneminen homogeeniseksi väliaineeksi, jopa laajeneminen kerrostuneeksi väliaineeksi ja kollimoitu suihku, joka tunkeutuu kumpaankin tyyppiseen väliaineeseen), parhaiten sopivat GRB 020819 -käyttäytymiseen vastaamaan korkean energian kaasujen tasaista laajenemista. muiden kaasujen homogeeniseen väliaineeseen (malli, jonka ensimmäisenä ehdotti astrofysiikka R. Sari et ai. vuonna 1998). Tämän isotrooppisen laajenemismallin hyve on (tutkintaryhmän sanoin), että "vain vähäistä määrää sukupuuttoa on käytettävä" näkyvän valon puutteen huomioon ottamiseksi.
Pimeisiin GRB: ihin liittyvien mahdollisten skenaarioiden kaventumisen lisäksi ryhmä päätteli, että ”GRB 020819, suhteellisen lähellä pursketa, on vain yksi kahdesta 14: stä GRB: stä, jotka on lokalisoitu HETE-2: een (2 kaariminuutin aikana), joka ei ole ilmoitettu OA. Tämä tukee viimeaikaista väitettä, jonka mukaan tumman purskeen osuus on paljon alhaisempi kuin aikaisemmin ehdotettiin, ehkä jopa 10 prosenttia. "
Kirjoittaja Jeff Barbour
