Kép jóváírása: ESO
A gamma-sugárzás az univerzum legnagyobb robbanása; Néhány másodperc alatt több energiát lehet előállítani, mint a Nap 10 milliárd év alatt létrehozza. Úgy gondolják, hogy azok akkor fordultak elő, amikor egy szuper-masszív csillag összeomlik, és ezt hipernóvának hívják. Az Európai Déli Obszervatórium csillagászai a polarimetria elnevezésű módszerrel nyomon követhették a közelmúltban történt robbanás utánvilágítását, amely lehetővé teszi számukra a robbanás alakjának nyomon követését. Gömb alakú robbanás esetén a fény véletlenszerű polaritású lenne, ám úgy találták, hogy a gáz áramlik ki az idővel kiszélesedő fúvókákban.
A „gamma-sugárzás (GRB)” minden bizonnyal a legdrámaibb események közé tartozik az asztrofizikában. Az energikus gamma-sugarak rövid átvillanása, amelyet először az 1960-as évek végén fedeztek fel katonai műholdak, kevesebb mint egy másodpercről néhány percre.
Megállapítottuk, hogy a GRB-k rendkívül nagy („kozmológiai”) távolságra helyezkednek el. Az ilyen esemény során néhány másodperc alatt felszabaduló energia nagyobb, mint a Nap teljes élettartama alatt, több mint 10 000 millió év alatt. A GRB-k valóban a legerősebb események az univerzumban ismert nagy robbanás óta, vö. ESO PR 08/99 és ESO PR 20/00.
Az elmúlt években közvetett bizonyítékok álltak elő, hogy a GRB-k rendkívül hatalmas csillagok, az úgynevezett hipernovák összeomlását jelzik. Ezt néhány hónappal ezelőtt bebizonyították, amikor a csillagászok a FORS műszer használatával az ESO nagyon nagy teleszkópján (VLT) soha nem látott részletességgel dokumentálták a GRB fényforrás spektrumának („optikai utánvilágítás”) változásait 030329 (vö. ESO PR 16/03). Ebben az alkalomban meggyőző és közvetlen kapcsolatot létesített a kozmológiai gamma-sugárzás és a nagyon hatalmas csillagok robbanása között.
A Gamma-Ray Burst GRB 030329-et a NASA High Energy Transient Explorer űrhajója fedezte fel 2003. március 29-én. Az UVES spektrográfiával végzett nyomon követés a Paranal Obszervatóriumban (Chile), a 8,2 m-es VLT KUEYEN távcsövön azt mutatta, hogy a vöröseltolódás 0,1685 volt [1]. Ez körülbelül 2650 millió fényév távolságnak felel meg, így a GRB 030329 a második legközelebbi hosszú távú GRB, amelyet valaha észleltek. A GRB 030329 közelsége nagyon fényes utánvilágítást eredményezett, amely lehetővé teszi a mai napig tartó utánvilágítás legszélesebb körű nyomon követését.
A csillagászok egy csoportja [2] Jochen Greiner vezetésével, a Max-Planck-intézet extraterrestrische Physik-ből (Németország), úgy döntött, hogy kihasználja ezt az egyedülálló lehetőséget, hogy megvizsgálja a 030329 GRB utánvilágítás polarizációs tulajdonságait, ahogyan a robbanás.
A hipernovák, a GRB-k forrása valóban olyan messze vannak, hogy csak megoldatlan fénypontoknak tekinthetők. A csillagászoknak térbeli szerkezetük próbálására tehát egy trükköre kell támaszkodniuk: polarimetriára (lásd az ESO PR 23/03).
A polarimetria a következőképpen működik: a fény elektromágneses hullámokból áll, amelyek bizonyos irányokban (síkban) rezgnek. A fény visszatükröződése vagy szórása az elektromos és a mágneses mezők bizonyos orientációit részesíti előnyben a többiekkel szemben. Ez az oka annak, hogy a polarizáló napszemüveg kiszűrheti a tó tükröző napfény csillogását.
A gamma-sugaras sorozat sugárzását rendezett mágneses mezőben generálják, úgynevezett szinkrotron sugárzás formájában [3]. Ha a hipernova gömbszimmetrikus, akkor az elektromágneses hullámok összes orientációja egyenlően van jelen és átlagban ki, tehát nettó polarizáció nem lesz. Ha azonban a gázt nem szimmetrikusan, hanem egy sugárhajtóműbe bocsátják ki, egy kis nettó polarizáció kerül a fényre. Ez a nettó polarizáció az idő múlásával megváltozik, mivel a fúvóka nyitószöge az idővel megnövekszik, és a kibocsátási kúp más hányadát látjuk.
A gamma-sugárzás utáni fényének polarizációs tulajdonságainak tanulmányozása így megismerheti a mögöttes térszerkezeteket, valamint a mágneses erő erősségét és tájolását abban a régióban, ahol a sugárzás keletkezik. "És ha ezt hosszú időn keresztül hajtjuk végre, amint az utófény elhalványul és fejlődik, akkor egyedülálló diagnosztikai eszközt kínál nekünk a gamma-sugaras felszakítási vizsgálatokhoz" - mondja Jochen Greiner.
Noha a GRB optikai utánvilágításának polarizációjának korábbi egyedi mérései léteznek, soha nem végeztek részletes tanulmányt a polarizáció időbeli alakulásáról. Ez valóban nagyon igényes feladat, csak rendkívül stabil műszerrel, a legnagyobb távcsövön lehetséges és elegendő fényes optikai utánvilágítással lehetséges.
Amint a GRB 030329-et észlelték, az csillagászok csapata ezért a nagyteljesítményű, több üzemmódú FORS1 műszerhez fordult a VLT ANTU távcsőjén. 31 polarimetrikus megfigyelést kaptunk 38 nap alatt, amelyek lehetővé tették számukra, hogy először mérjék az optikai gamma-sugárzás polarizációjának változásait az idő múlásával. Ez a megfigyelési adatok egyedülálló csoportja felülmúlhatatlan részletességgel dokumentálja a távoli objektum fizikai változásait.
Eredményeik a 38 napos periódusban 0,3 - 2,5% -os polarizáció jelenlétét mutatják, jelentősen változnak az erő és az orientáció időtávon akár óráig. Ezt a viselkedést egyik legfontosabb elmélet sem jósolta meg.
Sajnos ennek a GRB utánvilágításnak a nagyon összetett fénygörbéjét, amely önmagában nem érthető, megakadályozza a meglévő polarizációs modellek egyértelmű alkalmazását. "Kiderült, hogy a sugárhajtás irányának és a mágneses mező szerkezetének meghatározása nem olyan egyszerű, mint azt eredetileg gondoltuk" - jegyzi meg Olaf Reimer, a csapat másik tagja. "De a polarizációs tulajdonságok gyors változása, még az utánvilágítás fénygörbéjének egyenletes fázisaiban is kihívást jelent az utánvilágítás elméletében."
„Lehetséges”, tette hozzá Jochen Greiner, „az általános alacsony polarizációs szint azt jelzi, hogy a mágneses mező erőssége a párhuzamos és merőleges irányban nem tér el több mint 10% -kal, tehát egy olyan területet sugall, amely erősen kapcsolódik a mozgó anyaghoz. Ez különbözik a nagy léptékű mezőtől, amely megmaradt a robbantó csillagtól, és amelyről azt gondolják, hogy magas szintű polarizációt eredményez a gammasugarakban. ”
Eredeti forrás: az ESO sajtóközleménye
