Tähtitieteilijä Andrew Levanin mukaan gammasäteilypurskeiden tutkimisessa on vanha sanonta: ”Kun olet nähnyt yhden gammasäteen purskeen, olet nähnyt… vain yhden gammasäteen purskeen. Ne eivät kaikki samalla tavalla ”, hän sanoi 16. huhtikuuta pidetyssä tiedotustilaisuudessa keskustelemalla aivan toisenlaisen GRB: n löytämisestä - tyypistä, jolla on uusi pitkäikäinen maku.
Kolme näistä epätavallisista pitkäkestoisista tähtien räjähdyksistä on äskettäin löydetty Swift-satelliitin ja muiden kansainvälisten kaukoputkien avulla, ja yksi, nimeltään GRB 111209A, on pisin GRB, jota koskaan on havaittu, keston ollessa vähintään 25 000 sekuntia tai noin 7 tuntia.
"Olemme havainneet pisin gammasäteen purske nykyaikaisessa historiassa ja ajattelemme, että tämä tapahtuma johtuu sinisen supergiantan kuolemasta", kertoi Bruce Gendre, tutkija, joka on nyt sidoksissa Ranskan kansallisen tieteellisen tutkimuksen keskukseen, joka johti tätä tutkimusta ollessaan Italian avaruusjärjestön tiededatakeskus Frascatissa, Italiassa. "Se aiheutti viime historian voimakkaimman tähtien räjähdyksen ja todennäköisesti Ison räjähdyksen jälkeen."
Tähtitieteilijät sanoivat, että nämä kolme GRB: tä edustavat aiemmin tunnustamatonta luokkaa näistä tähtien räjähdyksistä, jotka johtuvat sata kertaa suurempia supernaattisten tähtijen katastrofaalisista kuolemista kuin aurinkoomme. GRB: t ovat maailman valaisevimpia ja salaperäisimpiä räjähdyksiä. Räjähdykset lähettävät gammasäteiden - voimakkaimman valomuodon - ja röntgensäteiden voimakkaita virrankorkeuksia, ja ne tuottavat jälkivalot, jotka voidaan havaita optisissa ja radioenergeissa.
Swift, Fermi-kaukoputki ja muut avaruusalukset havaitsevat keskimäärin noin yhden GRB päivässä. Miksi tämän tyyppistä GRB: tä ei ole aiemmin havaittu, Levan selitti, että tätä uutta tyyppiä on vaikea löytää, koska kauan ne kestävät.
"Gammasäteen kaukoputket havaitsevat yleensä nopean piikin ja etsit pursketta - kuinka monta gammasätettä tulee taivaalta", Levan kertoi Space Magazinelle. ”Mutta nämä uudet GRB-laitteet kuluttavat energiaa pitkän ajan kuluessa, yli 10 000 sekunnissa tavallisen 100 sekunnin sijasta. Koska se on levinnyt, sitä on vaikeampi havaita, ja vasta Swift-julkaisun jälkeen meillä on mahdollisuus rakentaa kuvia GBS: stä taivaan yli. Tämän uuden tyypin havaitsemiseksi sinun on lisättävä kaikki valot pitkän ajanjakson ajan. ”
Levan on tähtitieteilijä Warwickin yliopistossa Coventryssä, Englannissa.
Hän lisäsi, että nämä pitkäaikaiset GRB: t olivat todennäköisesti yleisempiä maailmankaikkeuden menneisyydessä.
Perinteisesti tähtitieteilijät ovat tunnistaneet kahden tyyppiset GRB: t: lyhyet ja pitkät gammasäteilyn keston perusteella. Lyhyet purskeet kestävät kaksi sekuntia tai vähemmän, ja niiden ajatellaan edustavan pienikokoisten esineiden sulautumista binaarijärjestelmään, todennäköisimpien epäiltyjen ollessa neutronitähtiä ja mustia aukkoja. Pitkät GRB: t voivat kestää mistä tahansa sekunnista useaan minuuttiin tyypillisten kestojen ollessa 20-50 sekuntia. Näiden tapahtumien ajatellaan liittyvän tähden romahtamiseen monta kertaa auringon massaan ja siitä seuraavan uuden mustan aukon syntymiseen.
"Se on hyvin satunnainen prosessi ja jokainen GRB näyttää hyvin erilaiselta", sanoi Levan tiedotuksen aikana. ”Heillä kaikilla on valikoima kestoja ja erilaisia energioita. Se ottaa paljon suuremman näytteen nähdäkseen, onko tällä uudella tyypillä monimutkaisempia kuin tavallisilla gammasäteiden purskeilla. "
Kaikki GRB: t aiheuttavat voimakkaita suihkukoneita, jotka ajavat ainetta melkein valon nopeudella vastakkaisiin suuntiin. Suihkukoneiden ollessa vuorovaikutuksessa tähdellä ja sen ympäristössä olevan aineen kanssa, syntyy korkean energian valon piikki.
Gendre ja hänen kollegansa tekivät yksityiskohtaisen tutkimuksen GRB 111209A: sta, joka puhkesi 9. joulukuuta 2011, käyttämällä Konus-instrumentin gammasäteilyä NASA: n tuulen avaruusaluksella, röntgenhavaintoja Swiftilta ja Euroopan avaruusjärjestön XMM-Newton-satelliittia. , ja optiset tiedot TAROT-robotti observatoriosta La Silla, Chile. 7 tunnin purske on selvästi kaikkien aikojen kaikkien aikojen tallennettu GRB.
Toinen tapahtuma, GRB 101225A, räjähti 25. joulukuuta 2010 ja tuotti korkean energian päästöjä vähintään kahden tunnin ajan. Myöhemmin lempinimellä “Joulupurske” tapahtuman etäisyys ei ollut tiedossa, mikä johti kaksi joukkuetta saamaan aikaan radikaalisti erilaisia fyysisiä tulkintoja. Yksi ryhmä päätteli, että räjähdyksen aiheutti asteroidi tai komeetta, joka putosi neutronitähteelle oman galaksissamme. Toinen joukkue päätti, että räjähdys oli seurausta sulautumasta eksoottiseen binaarijärjestelmään, joka sijaitsee noin 3,5 miljardin valovuoden päässä.
"Me tiedämme nyt, että joulupurske tapahtui paljon kauempana, yli puolivälissä havaittavissa olevan maailmankaikkeuden, ja oli näin ollen paljon voimakkaampi kuin nämä tutkijat kuvittelivat", sanoi Levan.
Levan ja hänen tiiminsä käyttivät Havaijilla sijaitsevaa Gemini North-teleskooppia spektrin heikosta galaksista, joka isännöi joulupursketta. Tämän ansiosta tutkijat pystyivät tunnistamaan hapen ja vedyn päästöjohdot ja määrittämään kuinka paljon nämä linjat siirtyivät alhaisempiin energioihin verrattuna niiden esiintymiseen laboratoriossa. Tämä ero, joka tähtitieteilijöille tunnetaan punasiirtona, sijoittaa purskeen noin 7 miljardiin valovuoteen.
Levanin joukkue tutki myös 111209A: n ja viimeisimmän purskeen 121027A, joka räjähti 27. lokakuuta 2012. Kaikki osoittavat samanlaista röntgen-, ultravioletti- ja optista säteilyä ja kaikki johtuivat pienten galaksien keskialueilta, jotka muodostivat aktiivisesti tähtiä. Astronomit ovat todenneet, että kaikki kolme GRB: tä muodostavat uuden tyyppisen GRB: n, jota he kutsuvat ”erittäin pitkiksi” purskeiksi.
"Äärimmäisen pitkät GRB: t syntyvät erittäin suurista tähtiistä", sanoi Levan, "kenties yhtä suuri kuin Jupiterin kiertorata. Koska tähden reunasta mustalle aukolle putoavan materiaalin on edelleen putoava, siihen pääseminen vie kauemmin. Koska sinne kuluu kauemmin, se käyttää suihkukoneen pidempään, antaen sille aikaa poistua tähdistä. "
Levanin mukaan Wolf-Rayet-tähdet sopivat parhaiten kuvaukseen. "Heille syntyy yli 25-kertainen auringon massa, mutta ne palavat niin kuumia, että ajavat pois syvän, uloimman vetykerroksensa virtauksena, jota kutsumme tähtituuleksi", hän sanoi. Tähden ilmakehän poistaminen jättää esineen, joka on riittävän massiivinen mustan aukon muodostamiseksi, mutta riittävän pieni, jotta hiukkassuihkut voivat porata läpi pitkien GRB: ien tyypillisinä aikoina
John Graham ja Andrew Fruchter, molemmat tähtitieteilijät Space Telescope Science Institute -yksikössä Baltimoressa, toimittivat yksityiskohdat siitä, että nämä siniset supergiantit sisältävät suhteellisen vaatimattomia määriä heliumia raskaampia elementtejä, joita tähtitieteilijät kutsuvat metalleiksi. Tämä sopii ilmeiseen pulmakappaleeseen, että näillä ultrapitkillä GRB-levyillä näyttää olevan vahva luontainen mieltymys matalametallisuusympäristöihin, joissa on vain vähäisiä määriä muita elementtejä kuin vety ja helium.
"Pitkäkestoisia erittäin metallisia GRB: itä on olemassa, mutta ne ovat harvinaisia", Graham sanoi. ”Ne esiintyvät noin 1/25: ssä alhaisen metallisuuden tapahtumien nopeudella (tähdenmuodostusyksikköä kohti). Tämä on hyvä uutinen meille täällä maan päällä, koska todennäköisyys, että tämäntyyppinen GRB menee pois omassa galaksissamme, on paljon pienempi kuin aiemmin ajateltiin. "
Tähtitieteilijät keskustelivat havainnoistaan tiistaina 2013 Huntsville Gamma-ray Burst Symposiumissa Nashvillessä, Tennisessä. Kokousta tukee osittain Alabaman yliopisto Huntsvillessä ja NASA: n Swift- ja Fermi Gamma-ray-avaruusteleskoopin tehtäviä. Gendren havainnot ilmestyvät The Astrophysical Journal -lehden 20. maaliskuuta julkaisussa.
Paperi: “Äärimmäisen pitkä gammasätepurske 111209A: Sinisen Supergiantin romahtaminen?” B. Genre et ai.
Paperi: “LGRB: n metallihalvaus.” J. F. Graham ja A. S. Fruchter.
Lähteet: Puhelinneuvottelu, NASA, Warwickin yliopisto, CNRS
