Kuvaluotto: ESO
Gammasäteilypurskaukset ovat eräitä maailmankaikkeuden suurimmista räjähdyksistä; yksi voi tuottaa enemmän energiaa muutamassa sekunnissa kuin aurinko luo 10 miljardissa vuodessa. Uskotaan, että ne ovat aiheutuneet, kun supermassiivinen tähti romahtaa, nimeltään hypernova. Euroopan eteläisen observatorion tähtitieteilijät seurasivat äskettäisen purskeen jälkihehkua käyttämällä polarimetria-nimistä tekniikkaa, jonka avulla he voivat seurata räjähdyksen muotoa. Jos se oli pallomainen räjähdys, valolla olisi satunnainen napaisuus, mutta he havaitsivat, että kaasu virtaa ulos suihkukoneissa, jotka kasvavat ajan myötä.
"Gamma-säteilypurskeet (GRB)" ovat ehdottomasti dramaattisimpia astrofysiikan tunnetuimpia tapahtumia. Nämä lyhyet energisen gammasäteen välähdykset, jotka ensimmäisen kerran sotilassatelliitit havaitsivat 1960-luvun lopulla, kestävät alle sekunnista useisiin minuutteihin.
GRB: n on todettu sijaitsevan erittäin suurilla (”kosmologisilla”) etäisyyksillä. Muutamassa sekunnissa vapautuva energia tällaisen tapahtuman aikana on suurempi kuin aurinko koko elinaikanaan, yli 10 000 miljoonaa vuotta. GRB: t ovat todellakin tehokkaimpia tapahtumia Universumissa tunnetusta Big Bang -tahdosta lähtien, vrt. ESO PR 08/99 ja ESO PR 20/00.
Viime vuosina on ollut epäsuoraa näyttöä siitä, että GRB: t merkitsevät erittäin massiivisten tähtien, ns. Hypernovien, romahtamista. Tämä osoitettiin lopullisesti muutama kuukausi sitten, kun tähtitieteilijät dokumentoivat FORS-instrumenttia ESOn erittäin suurella teleskoopilla (VLT) ennennäkemätöntä yksityiskohtaa gammasätepurskeen GRB: n valonlähteen spektrin (”optisen jälkivalon”) muutoksiin. 030329 (vrt. ESO PR 16/03). Tässä yhteydessä saatiin vakuuttava ja suora yhteys kosmologisten gammasäteilypurskeiden ja erittäin massiivisten tähtien räjähdysten välillä.
NASA: n High Energy Transient Explorer -alusta löysi 29. maaliskuuta 2003 Gamma-Ray Burst GRB 030329: n. Seuraavat havainnot UVES-spektrografilla 8,2 m: n VLT KUEYEN-teleskoopilla Paranal-observatoriossa (Chile) osoittivat, että punasiirtymä oli 0,1685 [1]. Tämä vastaa noin 2 650 miljoonan valovuoden etäisyyttä, joten GRB 030329 on toiseksi lähin pitkäkestoinen GRB, joka on koskaan havaittu. GRB 030329: n läheisyys aiheutti erittäin kirkkaan jälkivalon päästön, joka mahdollistaa laajimmat seurantahavainnot kaikista tähänastisista jälkivalaisimista.
Tähtitieteilijäryhmä [2], jota johti Jochen Greiner Max-Planck -instituutin ft extraterrestrische Physikistä (Saksa), päätti käyttää tätä ainutlaatuista tilaisuutta tutkia GRB 030329: n jälkivalon polarisaatiominaisuuksia sellaisena kuin se kehittyi räjähdys.
Hypernovat, GRB: n lähde, ovat todellakin niin kaukana, että niitä voidaan nähdä vain ratkaisemattomina valopisteinä. Tähtitieteilijöiden on siis paikalliseen rakenteeseensa koettaa luottaa temppuun: polarimetriaan (katso ESO PR 23/03).
Polarimetria toimii seuraavasti: valo koostuu sähkömagneettisista aalloista, jotka värähtelevät tiettyihin suuntiin (tasot). Valon heijastus tai sironta suosii tiettyjä sähkö- ja magneettikentän suuntauksia toisiin nähden. Siksi polarisoivat aurinkolasit voivat suodattaa lampin heijastavan auringonvalon kimallan.
Gamma-säteilypurskeen säteily muodostetaan määrätyssä magneettikentässä, ns. Synkrotronisäteilynä [3]. Jos hypernova on pallomaisesti symmetrinen, kaikki sähkömagneettisten aaltojen suunnat ovat läsnä tasa-arvoisesti ja keskimääräisesti ulos, joten ei ole nettopolarisaatiota. Jos kaasua ei kuitenkaan poisteta symmetrisesti, vaan suihkuksi, valoon tulee pieni nettopolarisaatio. Tämä nettopolarisaatio muuttuu ajan myötä, koska suihkun avautumiskulma kasvaa ajan myötä, ja näemme eri osan päästökartiosta.
Gamma-säteilypurskeen jälkivalon polarisaatio-ominaisuuksien tutkiminen antaa siten mahdollisuuden saada tietoa taustalla olevista alueellisista rakenteista ja magneettikentän voimakkuudesta ja suunnasta alueella, jolla säteily syntyy. "Ja tämän tekeminen pitkän ajan kuluessa, kun jälkihehku häviää ja kehittyy, tarjoaa meille ainutlaatuisen diagnostiikkatyökalun gammasäteilypurskeisiin tutkimuksiin", Jochen Greiner sanoo.
Vaikka GRB: n optisen jälkivalon polarisaation aiempia yksittäisiä mittauksia on olemassa, polaroitumisen kehitystä ajan myötä ei ole tehty yksityiskohtaisia tutkimuksia. Tämä on todella vaativa tehtävä, mahdollista vain erittäin vakaan instrumentin ollessa suurimmalla kaukoputkella ... ja riittävän kirkkaalla optisella jälkivalolla.
Heti kun GRB 030329 havaittiin, tähtitieteilijöiden ryhmä kääntyi sen vuoksi voimakkaaseen monimuotoiseen FORS1-instrumenttiin VLT ANTU-teleskoopilla. He saivat 31 polarimetristä havaintoa 38 vuorokauden aikana, minkä ansiosta he pystyivät ensimmäistä kertaa mittaamaan optisen gammasäteilyn polarisaation muutokset hehkuvalon myötä ajan myötä. Tämä ainutlaatuinen havaintotietojoukko dokumentoi etäobjektin fyysiset muutokset ylittämättömillä yksityiskohdilla.
Niiden tiedot osoittavat, että polarisaatio on tasolla 0,3 - 2,5% koko 38 päivän ajanjakson ajan, ja lujuudessa ja suunnassa voi vaihdella huomattavasti tunteihin asti. Mikään tärkeimmistä teorioista ei ole ennustanut tätä erityistä käyttäytymistä.
Valitettavasti tämän GRB: n jälkivalon erittäin monimutkainen käyrä, jota sinänsä ei ymmärretä, estää olemassa olevien polarisaatiomallien suoraviivaisen soveltamisen. "On käynyt ilmi, että suihkun suunnan ja magneettikenttärakenteen saaminen ei ole niin yksinkertaista kuin alun perin ajattelimme", toteaa toinen joukkueen jäsen Olaf Reimer. "Mutta polarisaatio-ominaisuuksien nopeat muutokset, jopa jälkivalon käyrän tasaisten vaiheiden aikana, tarjoavat haasteen jälkihehkuusteorialle".
"Mahdollisesti", lisää Jochen Greiner, "yleinen matala polarisaatiotaso osoittaa, että magneettikentän voimakkuus samansuuntaisissa ja kohtisuorassa suunnissa ei eroa enempää kuin 10%, mikä viittaa kentän voimakkaaseen kytkemiseen liikkuvan materiaalin kanssa. Tämä eroaa suuresta kentästä, joka on jäljellä räjähtävästä tähdestä ja jonka uskotaan tuottavan korkean polarisaation gammasäteissä. "
Alkuperäinen lähde: ESO-lehdistötiedote
