Kép jóváírása: ESO
2003. március 29-én a NASA High Energy Transient Explorer fényes gammasugarak robbant észlelte, és röviddel azután, hogy a világ minden tájáról teleszkópok összpontosultak az objektumra; ma GRB 030329 néven hívják, és 2,6 milliárd fényév távolságra van. A robbanás utánvilágításának mérésével a csillagászok rájöttek, hogy ez megegyezik a hipernova spektrumával - rendkívül nagy csillagok robbanásaival, amelyek legalább 25-szer nagyobbak, mint a saját Napunk. A spektrumok összeegyeztetésével a csillagászok meggyőző bizonyítékokkal rendelkeznek arról, hogy van valamilyen kapcsolat a gammasugár-robbanások és a nagyon nagy csillagok robbanása között.
A NASA nagy energiájú átmeneti felfedezője (HETE-II) egy nagyon fényes gamma-sugarak robbantást észlelt 2003. március 29-én a Leo csillagképben található égbolt területén.
90 percen belül egy új, nagyon erős fényforrást (az „optikai utánvilágítást”) észleltek ugyanabba az irányba egy 40 hüvelykes távcső segítségével a Siding Spring Observatory-ban (Ausztrália) és Japánban is. A gammasugár-sorozatot a dátum szerint GRB 030329-nek jelöltük.
És 24 órán belül az új tárgy első, nagyon részletes spektrumát az ESES Paranal Observatory (Chile) 8,2 m-es VLT KUEYEN teleszkópján az UVES nagy diszperziójú spektrográfiával kapták meg. Ez lehetővé tette, hogy a távolság körülbelül 2650 millió fényév legyen (vöröseltolódás: 0,1685).
A FORST1 és FORS2 multi-mode eszközökkel folytatott megfigyelések a VLT-n a következő hónapban lehetővé tették egy csillagászok nemzetközi csoportjának [1], hogy példátlan részletességgel dokumentálja a gamma-sugárzás optikai utánvilágításának spektrumában bekövetkezett változásokat. Részletes jelentésük megjelenik a „Nature” kutatási folyóirat június 19-i számában.
A spektrumok a legintenzívebb osztály szupernóva spektrumának, a „hipernova” fokozatos és világos megjelenését mutatják. Ezt egy nagyon nehéz csillag robbanása okozza - feltehetően több mint 25-szer nehezebb, mint a Nap. A mért tágulási sebesség (meghaladta a 30 000 km / sec-t) és a felszabadult teljes energia rendkívül magas, még a választott hypernova osztályon belül is.
A közeli hipernovákkal való összehasonlítás alapján a csillagászok jó pontossággal meg tudják határozni a csillagrobbanás pillanatát. Kiderült, hogy plusz / mínusz két napos intervallumon belül van a gamma-sugárzás története után. Ez az egyedülálló következtetés meggyőző bizonyítékot szolgáltat arra, hogy a két esemény közvetlenül kapcsolódik egymáshoz.
Ezek a megfigyelések tehát a hipernova robbanás mögött meghúzódó közös fizikai folyamatra és az ahhoz kapcsolódó erős gamma-sugárzás kibocsátására utalnak. A csapat arra a következtetésre jutott, hogy ez valószínűleg a magasan fejlett csillag (az úgynevezett „colpsar” modell) belső régiójának szinte pillanatnyi, nem szimmetrikus összeomlása miatt következik be.
A március 29-i gamma-sugárzás ritka „típusmeghatározó eseményként” kerül az asztrofizika évkönyvébe, amely meggyőző bizonyítékot szolgáltat a kozmológiai gamma-sugárzás és a nagyon hatalmas csillagok robbanása közötti közvetlen kapcsolatról.
Mik a gamma-sugarakások?
Az asztrofizika jelenleg a legaktívabb területei a „gamma-sugárkitörések (GRB-k)” elnevezésű drámai események tanulmányozása. Először az 1960-as évek végén fedezték fel katonai műholdakon keringő, érzékeny műszerek segítségével, amelyeket elindítottak a nukleáris tesztek megfigyelésére és felderítésére. Nem a Földön, hanem az űrben távozó energiás gamma-sugarak e rövid villanása kevesebb mint egy másodpercről néhány percre tart.
A jelentős megfigyelési erőfeszítések ellenére csak az elmúlt hat évben vált lehetővé bizonyos pontossággal pontosan megmutatni ezen események néhány helyét. A különböző röntgen-műholdas megfigyelő intézeteknek az 1997 eleje óta bekövetkezett viszonylag pontos helyzeti megfigyelések felbecsülhetetlen értékű segítségével a csillagászok mintegy ötven rövid élettartamú optikai fényforrást azonosítottak a GRB-kkel (az „optikai utánvilágítás”). ).
A legtöbb GRB-t rendkívül nagy („kozmológiai”) távolságokon találták. Ez azt jelenti, hogy egy 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 gyűjtöttek elő, hogy a GRB-k jelzik a hatalmas csillagok összeomlását. Ez eredetileg egy szokatlan gamma-sugaras robbanás valószínű asszociációján alapult egy szupernóvával („SN 1998bw”, amelyet szintén felfedeztek az ESO távcsövekkel, vö. ESO PR 15/98). Azóta több nyom állt elő, ideértve a GRB-knek a távoli galaxisokban a hatalmas csillagképződés régióival való társulását, a szupernóva-szerű fénygörbe „dudorának” bizonyítékát néhány korábbi sorozat optikai utánvilágításában, valamint a frissen szintetizált elemek spektrális aláírásait. , a röntgen megfigyelő intézetek által megfigyelt.
A GRB 030329 VLT megfigyelései
2003. március 29-én (pontosan 11: 37: 14,67 órakor UT-nál) a NASA nagy energiájú átmeneti felfedezője (HETE-II) nagyon fényes gamma-sugárzás tört fel. Miután az „optikai utánvilágítást” egy 40 hüvelykes teleszkóppal azonosítottuk a Siding Spring Observatory-ban (Ausztrália), a robbantás [3] vöröseltolódását 0,1685-ként határoztuk meg egy nagy diszperziós spektrummal, amelyet az UVES spektrográfiával nyertünk a 8,2 m-es VLT KUEYEN távcső az ESO Paranal Observatory-ban (Chile).
A megfelelő távolság körülbelül 2650 millió fényév. Ez a legközelebbi rendes GRB, amelyet valaha észleltek, tehát a régóta várt lehetőség kipróbálására a sok hipotézist és modellt, amelyeket az első GRB-k felfedezése óta az 1960-as évek végén javasoltak.
Ezzel a konkrét céllal az ESO vezető csillagászcsoportja [1] az ESO Nagyon Nagyon Teleszkópján (VLT) két másik erős műszerhez fordult: a multi-mode FORS1 és FORS2 kamerákhoz / spektrográfokhoz. Egy hónapos időszakban, 2003. május 1-jéig, a halványuló objektum spektrumai szokásos sebességgel voltak meghatározva, amely egyedi megfigyelési adatok halmazát biztosítja, amely páratlan részletességgel dokumentálja a távoli objektum fizikai változásait.
A hipernova kapcsolat
Ezen spektrumok alapos tanulmányozása alapján a csillagászok a GRB 030329 esemény értelmezését egy kutatási cikkben mutatják be a „Nature” nemzetközi folyóiratban, június 19-én, csütörtökön. A „Nagyon energikus szupernóva 2003. március 29-i gamma-sugárzás ”, Jens Hjorth dán csillagász által vezetett 17 kutatóintézet legalább 27 szerzője arra a következtetésre jutott, hogy jelenleg tagadhatatlan bizonyítékok vannak a GRB és a nagyon hipernova robbanás közötti közvetlen kapcsolatról. hatalmas, fejlett csillag.
Ez a szupernóva típusú spektrum fokozatos „megjelenésén” alapszik, feltárva egy csillag rendkívül heves robbanását. Ha a sebessége jóval meghaladja a 30 000 km / sec-t (azaz a fénysebesség több mint 10% -át), a kidobott anyag rekord sebességgel mozog, ez a robbanás hatalmas erejét tanúsítja.
A hipernovák ritka események, és valószínűleg az úgynevezett „Farkas-Rayet” típusú csillagok robbanása okozza [4]. Ezeket a WR-csillagokat eredetileg 25 napenergiánál nagyobb tömeggel hozták létre, és főleg hidrogénből álltak. A WR-fázisban, miután megfosztották maguktól a külső rétegektől, szinte tisztán héliumból, oxigénből és nehezebb elemekből állnak, amelyeket rövid élettartamuk előző szakaszában intenzív nukleáris égés során állítottak elő.
„Ezt hosszú és hosszú ideig vártuk” - mondja Jens Hjorth -, ez a GRB valóban megadta a hiányzó információkat. Ezekből a nagyon részletes spektrumokból megerősíthetjük, hogy ez a robbanás és valószínűleg más hosszú gamma-sugárzás is a hatalmas csillagok összeomlása révén jön létre. A többi vezető elmélet nagy része most valószínűtlen. ”
„Típusmeghatározó esemény”
Kollégája, az ESO-csillagász, Palle M? Ller ugyanolyan elégedettséggel bír: „Ami kezdetben valóban megkapott minket, az a tény, hogy egyértelműen észleltük a szupernóva-aláírásokat már az első FORS-spektrumban, csak négy nappal a GRB első megfigyelése után - erre egyáltalán nem számítottunk. Ahogy egyre több adatot kaptunk, rájöttünk, hogy a spektrális evolúció majdnem teljesen megegyezik az 1998-ban látott hipernovával. A kettő hasonlósága akkor lehetővé tette a jelenlegi szupernóva esemény nagyon pontos ütemezésének megállapítását ”.
A csillagászok megállapították, hogy a VLT spektrumokban dokumentált hipernova robbanásnak (SN 2003dh [2]) és a HETE-II által megfigyelt GRB eseménynek majdnem egyidejűleg kell történnie. További finomítás mellett legfeljebb két nap közötti különbség van, és tehát nem kétséges, hogy a kettő összekapcsolt-e egymással.
„A Supernova 1998bw hevítette az étvágyunkat, de még öt évbe telt, amíg magabiztosan elmondhattuk, hogy megtaláltuk a dohányzó pisztolyt, amely szétválasztotta a GRB-k és az SNe közötti kapcsolatot” - tette hozzá Chryssa Kouveliotou, a NASA. "A GRB 030329 esetleg kiderül, hogy valamilyen" hiányzó link "a GRB-k számára."
Összefoglalva: a GRB 030329 egy ritka „típusmeghatározó” esemény volt, amelyet vízgyűjtőként rögzítenek a nagy energiájú asztrofizika során.
Mi történt valójában március 29-én (vagy 2,650 millió évvel ezelőtt)?
Itt van a teljes történet a GRB 030329-ről, ahogy a csillagászok most elolvasta.
Több ezer évvel a robbanás előtt egy nagyon hatalmas csillag, amely kifogyott a hidrogén-üzemanyagból, elengedte a külső boríték nagy részét, és kékes Wolf-Rayet csillaggá vált [3]. A csillag maradványai körülbelül 10 napelemes tömegű héliumot, oxigént és nehezebb elemeket tartalmaztak.
A robbanás előtti években a Wolf-Rayet csillag gyorsan elhasználta a fennmaradó üzemanyagot. Egy pillanatra ez hirtelen kiváltotta a hipernova / gamma-sugárzási eseményt. A mag összeomlott anélkül, hogy a csillag külső része megtudta volna. A belsejében egy fekete lyuk alakult ki, amelyet az akkreditáló anyag korongja körülvett. Néhány másodpercen belül egy anyagsugarat indítottak el attól a fekete lyuktól.
A sugárhajtó áthaladt a csillag külső héján, és az újonnan képződött radioaktív nikkel-56 erőteljes szélével együtt, amely a belső lemezt fújta, összetörte a csillagot. Ez a remegő, a hipernova fényesen ragyog a nikkel jelenléte miatt. Időközben a sugárhajtómű anyagba csapódott be a csillag közelében, és létrehozta a gammasugár-robbanást, amelyet kb. 2650 millió évvel később a Föld csillagászai rögzítettek. A gamma-sugarak előállításának részletes mechanizmusa továbbra is vita tárgya, de vagy összekapcsolódik a sugárhajtómű és a csillagból korábban kibocsátott anyag közötti kölcsönhatásokkal, vagy magával a sugárhajtású készülék belső ütközéseivel.
Ez a forgatókönyv a „kollaszár” modellt reprezentálja, amelyet Stan Woosley (Kaliforniai Egyetem, Santa Cruz) az amerikai csillagász, 1993-ban vezette be és a jelenlegi csapat tagja, és a legjobban magyarázza a GRB 030329 megfigyeléseit.
"Ez nem azt jelenti, hogy a gamma-sugárzás rejtélyét most megoldottuk" - mondja Woosley. „Biztosak vagyunk abban, hogy a hosszú kitörések magmag összeomlást és hipernovát jelentenek, valószínűleg egy fekete lyukat okozva. Meggyőztük a legtöbb szkeptikusot. Még nem tudunk következtetést levonni arról, hogy mi okozza a rövid gamma-sugárzást, két másodpercnél rövidebbet. "
Eredeti forrás: az ESO sajtóközleménye
