M15: llä on kaksinkertainen neutronitähtijärjestelmä, joka lopulta sulautuu voimakkaasti. Kuvaluotto: NOAO Klikkaa suuremmaksi
Gammasäteilypurskaukset ovat maailmankaikkeuden voimakkaimpia räjähdyksiä, jotka lähettävät valtavia määriä korkean energian säteilyä. Heidän alkuperänsä oli ollut vuosikymmenien ajan mysteeri. Tutkijat uskovat nyt ymmärtävänsä prosesseja, jotka tuottavat gammasäteilypurskeita. Harvard-Smithsonian astrofysiikan keskuksen (CfA) ja hänen kollegoidensa Simon Portegies Zwartin (Astronominen instituutti, Alankomaat) ja Stephen McMillanin (Drexelin yliopisto) uusi tutkimus, Jonathan Grindlay, ehdottaa kuitenkin aiemmin huomioimatta lähdettä joillekin gamma- sädepurskeet: tähtien kohtaamiset globaaleissa klustereissa.
"Jopa kolmasosa kaikista havaitsemistamme lyhyistä gammasäteilypurskeista voi tulla neutronitähteiden yhdistämisestä ympyräklustereihin", Grindlay sanoi.
Gammasätepurskeilla (GRB) on kaksi erillistä "makua". Jotkut kestävät jopa minuutin tai jopa pidempään. Astronomit uskovat, että pitkät GRB: t syntyvät, kun massiivinen tähti räjähtää hypernovassa. Muut purskeet kestävät vain murto-osan sekunnista. Astronomit teorioivat, että lyhyet GRB: t ovat peräisin kahden neutronitähteen tai neutronitähteen ja mustan aukon törmäyksestä.
Useimmat kaksinkertaiset neutronitähtisysteemit johtuvat kahden massiivisen tähden evoluutiosta, jotka kiertävät jo toisiaan. Luonnollisesta ikääntymisprosessista tulee molemmista neutronitähteitä (jos ne alkavat tietyllä massalla), jotka sitten kiertyvät miljoonien tai miljardien vuosien ajan, kunnes ne sulautuvat yhteen ja vapauttavat gammasätepurskeen.
Grindlayn tutkimus viittaa toiseen potentiaaliseen lyhyiden GRB-lähteiden lähteeseen - globaaleihin klustereihin. Maapalloklustereissa on joitain maailmankaikkeuden vanhimmista tähtiistä, jotka on täydennetty tiukkaan tilaan vain muutama valovuosi. Tällaiset tiukka osa-alueet provosoivat monia läheisiä tähtikohtauksia, joista jotkut johtavat tähtivaihtoon. Jos neutronitähti, jolla on tähtikappale (kuten valkoinen kääpiö tai pääsekvenssitähti), vaihtaa kumppaninsa toisen neutronitähden kanssa, tuloksena oleva neutronitähtien pari spiraalittuu lopulta yhteen ja törmää räjähtävästi muodostaen gammasätepurskeen.
"Näemme nämä esiastejärjestelmät, jotka sisältävät yhden neutronitähden millisekunnin pulssin muodossa, kaikkialla maailmassa pyöreissä klustereissa", Grindlay totesi. ”Lisäksi globaalit klusterit ovat niin tiiviisti pakattuja, että sinulla on paljon vuorovaikutusta. Se on luonnollinen tapa tehdä kaksinkertaisia neutronitähtijärjestelmiä. "
Astronomit suorittivat noin 3 miljoonaa tietokonesimulaatiota laskeakseen taajuuden, jolla kaksoisneutronitähtijärjestelmät voivat muodostua ympyräklustereissa. Tietäen kuinka monta on muodostunut galaksin historian aikana ja kuinka kauan kestää järjestelmän sulautuminen, he määrittivät sitten lyhyiden gamma-säteilypurskeiden taajuuden, jota odotetaan globaaleista klusterin binaareista. He arvioivat, että 10–30 prosenttia kaikista havaitsemistamme lyhyistä gammasäteen purskeista voi johtua sellaisista järjestelmistä.
Tässä arviossa otetaan huomioon utelias suuntaus, jonka viimeaikaiset GRB-havainnot paljastivat. Sulautumisten ja siten purskeiden ns. "Levy" neutronitähtien binääreistä - järjestelmistä, jotka on luotu kahdesta massiivisesta tähdestä, jotka muodostuivat yhdessä ja kuolivat yhdessä - arvioidaan tapahtuvan sata kertaa useammin kuin purskeita globaaleista klusterin binaareista. Mutta kourallinen lyhyitä GRB: itä, jotka ovat sijainneet tarkasti, ovat yleensä peräisin galaktisista haloista ja hyvin vanhoista tähtiistä, kuten globaalien klustereiden tapauksessa odotettiin.
"Täällä on suuri kirjanpito-ongelma", Grindlay sanoi.
Erilaisuuden selittämiseksi Grindlay ehdottaa, että levybinaaripurskeita on todennäköisesti vaikeampi havaita, koska niillä on taipumus emittoida säteilyä kapeammissa räjähdyksissä, jotka näkyvät harvemmista suunnista. Kapeampi “säteilevä” voi johtua törmäävistä tähtiistä, joiden pyöritykset ovat linjassa niiden kiertoradan kanssa, kuten odotetaan binaareille, jotka ovat olleet yhdessä syntymästään lähtien. Äskettäin liittyneet tähdet, niiden satunnaisella orientaatiolla, saattavat emittoida laajempia purskeita sulautuessaan.
"Lisää lyhyitä GRB-levyjä todennäköisesti tulee levyjärjestelmistä - emme vain näe niitä kaikkia", Grindlay selitti.
Ainoastaan noin puoli tusinaa lyhyttä GRB: tä on viime aikoina löytänyt tarkasti gammasäteilysatelliiteista, mikä tekee perusteellisista tutkimuksista vaikeaa. Kun lisää esimerkkejä kerätään, lyhyiden GRB-lähteiden tulee ymmärtää paljon paremmin.
Tätä havaintoa koskeva ilmoitus julkaistiin 29. tammikuuta pidetyssä Nature Physics -lehden verkkolehdessä. Se on saatavana verkossa osoitteessa http://www.nature.com/nphys/index.html ja esipainetussa muodossa osoitteessa http://arxiv.org/abs/astro-ph/0512654.
Harvard-Smithsonian Astrophysics Center (CfA), jonka pääkonttori sijaitsee Cambridgessä, Massachusettsissa, on Smithsonian Astrophysical Observatoryn ja Harvard College Observatoryn yhteistyö. CfA: n tutkijat, jotka on jaettu kuuteen tutkimusosastoon, tutkivat maailmankaikkeuden alkuperää, evoluutiota ja lopullista kohtaloa.
Alkuperäinen lähde: CfA: n lehdistötiedote
