Tähtien elämäjärjestys, joka päättyy mustan aukon muodostumiseen. Kuvahyvitys: Nicolle Rager Fuller / NSF Klikkaa suuremmaksi
Vain muutaman sadan miljoonan vuoden kuluttua isosta räjähdyksestä massiivinen tähti loppui polttoaineensa, romahti mustana aukkona ja räjähti gammasäteen räjähtäessä. Tämän katastrofaalisen tapahtuman säteily on vain nyt saavuttanut maan, ja tähtitieteilijät käyttävät sitä vertaillakseen maailmankaikkeuden varhaisimpia hetkiä. NASA: n Swift-satelliitti havaitsi purskeen, nimeltään GRB 050904, 4. syyskuuta 2005. Yksi epätavallinen asia tässä purskeessa on, että se kesti 500 sekuntia - suurin osa on ohi murto-osa siitä ajasta.
Se tuli näkyvän maailmankaikkeuden reunalta, kaikkein kaikkein koskaan havaittu räjähdys.
Tämän viikon Nature-numerossa Penn State Universityn tutkijat ja heidän yhdysvaltalaiset ja eurooppalaiset kollegansa keskustelevat siitä, kuinka tämä räjähdys, joka havaittiin 4. syyskuuta 2005, oli seurausta massiivisesta tähdestä, joka romahti mustaan aukkoon.
Räjähdys, jota kutsutaan gammasätepurskeeksi, tulee aikakaudelta pian sen jälkeen, kun tähdet ja galaksit muodostuivat ensin, noin 500 miljoonasta miljardiin vuoteen Ison räjähdyksen jälkeen. Universumi on nyt 13,7 miljardia vuotta vanha, joten syyskuun purske toimii koettimena varhaisen maailmankaikkeuden olosuhteiden tutkimiseksi.
"Tämä oli massiivinen tähti, joka asui nopeasti ja kuoli nuorena", kertoi Penn Staten vanhempi tiedemies ja tähtitieteen ja astrofysiikan professori David Burrows, joka on yksi kolmesta tämän viikon Nature-julkaisussa julkaistusta raportista. "Tämä tähti oli luultavasti aivan erilainen kuin mitä tänään näemme, tyyppi, joka olisi voinut olla olemassa vain varhaisessa maailmankaikkeudessa."
NASA: n Swift-satelliitti havaitsi purskeen, joka nimettiin GRB 050904 päivämäärän jälkeen, jona se havaittiin. Penn State: n ylläpitämä satelliitti. Swift antoi purskekoordinaatit, jotta muut satelliitit ja maanpäälliset kaukoputket pystyivät havaitsemaan purskeen. Burssit kestävät yleensä vain 10 sekuntia, mutta jälkihehku viipyy muutama päivä.
GRB 050904 oli peräisin 13 miljardia valovuotta Maasta, mikä tarkoittaa sitä, että se tapahtui 13 miljardia vuotta sitten, sillä valon kulkeminen niin kauan kuin meille saavutti. Tutkijat ovat havainneet vain muutamat yli 12 miljardin valovuoden päässä olevat esineet, joten purske on erittäin tärkeä ymmärrettäessä maailmankaikkeutta suurimpien kaukoputkien ulottumattomissa.
"Koska purske oli kirkkaampaa kuin miljardia aurinkoa, monet kaukoputket pystyivät tutkimaan sitä jopa niin suuresta etäisyydestä", sanoi Burrows, jonka analyysi keskittyy pääasiassa Swift-tietoihin kolmesta kaukoputkistosta, joka kattaa gammasäteiden ja röntgenkuvien. , ja ultravioletti / optiset aallonpituudet, vastaavasti. Burrows on Swiftin röntgen-kaukoputken johtava tutkija.
Swift-ryhmä löysi useita ainutlaatuisia piirteitä GRB 050904: stä. Purske oli pitkä - kesti noin 500 sekuntia - ja purskeen pään päässä oli useita soihdutuksia. Nämä ominaisuudet viittaavat siihen, että hiljattain luotu musta aukko ei muodostunut heti, kuten jotkut tutkijat ovat ajatelleet, vaan pikemminkin se oli kaoottinen tapahtuma.
Läheisemmissä gammasäteilypurskeissa ei ole yhtä paljon leimahduksia, mikä viittaa siihen, että varhaisimmat mustat aukot ovat ehkä muodostuneet eri tavalla kuin nykyaikana, Burrows sanoi. Ero voi johtua siitä, että ensimmäiset tähdet olivat massiivisempia kuin modernit tähdet. Tai se voi olla seurausta varhaisen maailmankaikkeuden ympäristöstä, kun ensimmäiset tähdet alkoivat muuntaa vetyä ja heliumia (luotu Isossa räjähdyksessä) raskaammiksi elementeiksi.
GRB 050904 osoittaa tosiasiallisesti vihjeitä äskettäin lyötyistä raskaammista elementeistä maanpinnan kaukoputkien tietojen perusteella. Tämä löytö on toisen japanilaisen ryhmän luontoartikkeli, jota johtaa Nobuyuki Kawai Tokion teknillisessä instituutissa.
GRB 050904 osoitti myös ajan laajentumista, seurauksena maailmankaikkeuden valtavasta laajentumisesta 13 miljardin vuoden aikana, kun valon kulkeminen saavutti meille maan päällä. Tämä dilaatio johtaa siihen, että valo näyttää paljon punaisemmalta kuin silloin, kun se säteili purskeessa, ja se muuttaa myös ajankäsitystämme purskeen sisäiseen kelloon verrattuna.
Nämä tekijät toimivat tutkijoiden eduksi. Penn State -tiimi käänsi Swiftin instrumentit purskeen päälle noin 2 minuutin kuluttua tapahtuman alkamisesta. Purske kuitenkin kehittyi ikään kuin se olisi hidasta ja oli vain noin 23 sekuntia purskeesta. Joten tutkijat näkivät puhkeamisen hyvin varhaisessa vaiheessa.
Vain yksi muu esine - kvaasari - on löydetty suuremmalta etäisyydeltä. Vaikka kvaasarit ovat supermassiivisia mustia reikiä, jotka sisältävät miljardeja tähtiä, tämä purske tulee yhdestä tähdestä. GRB 050904: n havaitseminen vahvistaa, että massiiviset tähdet sekoittuvat vanhimpien kvartaarien kanssa. Se vahvistaa myös, että vielä enemmän etäisten räjähdysten räjähdyksiä - kenties ensimmäisistä tähtiistä, teoreetikot sanovat - voidaan tutkia yhdistämällä havaintoja Swiftin ja muiden maailmanluokan kaukoputkien kanssa.
"Suunnittelimme Swiftin etsimään heikkoja purskeita, jotka tulevat maailmankaikkeuden reunasta", sanoi Neil Gehrels NASA: n Goddard-avaruuslentokeskuksesta Greenbeltissä, Marylandissa, Swiftin päätutkija. ”Nyt meillä on sellainen ja se on kiehtovaa. Ensimmäistä kertaa voimme oppia yksittäisistä tähtiä melkein ajan alusta. Siellä on varmasti paljon enemmän. ”
Swift lanseerattiin marraskuussa 2004 ja oli täysin toiminnassa tammikuuhun 2005. Swift-laitteessa on kolme pääinstrumenttia: Burst Alert Telescope, X-ray Telescope ja Ultravioletti / Optinen teleskooppi. Swiftin gammasäteilijä, Burst Alert Telescope, tarjoaa nopean alkupaikan, rakensi ensisijaisesti NASA Goddardin avaruuslentokeskus Greenbeltissä ja Los Alamosin kansallinen laboratorio, ja se rakennettiin GSFC: hen. Penn Staten johtamat kansainväliset ryhmät kehittivät ja rakensivat Swiftin röntgen-teleskoopin ja ultravioletti- / optisen teleskoopin, ja niissä hyödynnettiin voimakkaasti kunkin laitoksen kokemusta aiemmista avaruustehtävistä. Röntgenteleskooppi syntyi Penn Staten yhteistyöstä Englannin Leicesterin yliopiston ja Italian Breran tähtitieteellisen observatorion kanssa. Ultravioletti- / optinen kaukoputki syntyi Penn Staten yhteistyöstä Lontoon yliopiston yliopiston Mullard-avarustieteellisen laboratorion kanssa. Nämä kolme kaukoputkea antavat Swiftille mahdollisuuden suorittaa melkein välittömiä seurantatarpeita useimmissa gammasäteilypurskeissa, koska Swift voi pyöriä niin nopeasti osoittaakseen kohti gammasäteen signaalin lähdettä.
Alkuperäinen lähde: PSU-lehdistötiedote
