Az M15 kettős neutroncsillagos rendszerrel rendelkezik, amely végül hevesen összeolvad. Kép jóváírása: NOAO Kattintson a nagyításhoz
A gamma-sugárzás a világ legerősebb robbanása, hatalmas mennyiségű nagy energiájú sugárzást bocsát ki. Az eredetük évtizedek óta rejtély volt. A tudósok most úgy gondolják, hogy megértették azokat a folyamatokat, amelyek gamma-sugaras robbanásokat idéznek elő. Jonathan Grindlay, a Harvard-Smithsonian Asztrofizikai Központ (CfA) és kollégái, Simon Portegies Zwart (Csillagászati Intézet, Hollandia) és Stephen McMillan (Drexel Egyetem) új tanulmánya azonban korábban figyelmen kívül hagyott forrást javasol néhány gamma- sugaratörés: csillagok találkozásai a gömbös klaszterekben.
"Az összes megfigyelt rövid gamma-sugár-robbanásnak egyharmada a neutroncsillagok globális klaszterekben való összeolvadásából származhat" - mondta Grindlay.
A gamma-sugarak (GRB) két különálló ízben vannak. Néhányan akár egy percet is tarthatnak, vagy még hosszabb ideig is. A csillagászok úgy gondolják, hogy ezeket a hosszú GRB-ket akkor generálják, amikor egy hatalmas csillag felrobban egy hipernovában. Más robbanások csak egy másodperc töredékéig tartanak. A csillagászok elméletük szerint a rövid GRB-k két neutroncsillag, vagy egy neutroncsillag és egy fekete lyuk ütközéséből származnak.
A legtöbb kettős neutroncsillagrendszer két, egymáshoz már keringő hatalmas csillag evolúciójából származik. A természetes öregedési folyamat miatt mindkettő neutroncsillagokká válhat (ha egy adott tömeggel kezdődik), amelyek egymilliókon vagy milliárd éven át spirálisan spirálnak, míg összeolvadnak és egy gammasugár-felszakadást engednek.
A Grindlay kutatásai rámutatnak a rövid GRB-k másik lehetséges forrására - a gömbös klaszterekre. A földgömbös klaszterek a világegyetem legrégebbi csillagai közül néhány, csak néhány fényév alatt szűk térbe vannak rakodva. Az ilyen szűk negyedek sok közeli csillag találkozást provokálnak, amelyek közül néhány csillagcserékhez vezet. Ha egy csillag társával rendelkező neutroncsillag (például egy fehér törpe vagy főszekvenciacsillag) cseréli partnerét egy másik neutroncsillaggal, akkor a kapott neutroncsillagok végül spirálisan összehúzódnak és robbanásveszélyes ütközést eredményeznek, és gammasugár-sorozatot hoznak létre.
"Látjuk ezeket a prekurzorrendszereket, amelyek milliszekundum pulzár formájában tartalmaznak egy neutroncsillagot, egész helyén gömb alakú klaszterekben" - mondta Grindlay. Ráadásul a gömbös klaszterek annyira szorosan vannak csomagolva, hogy sok interakció van. Ez természetes módszer a kettős neutroncsillagos rendszerek elkészítésére. "
A csillagászok mintegy 3 millió számítógépes szimulációt hajtottak végre annak kiszámítására, hogy a kettős neutroncsillagos rendszerek milyen formában képesek kialakulni a gömbös klaszterekben. Tudva, hogy hányan alakultak ki a galaxis története során, és körülbelül mennyi időbe telik egy rendszer egyesülése, meghatározták a globális klaszter bináris binárisoktól várható rövid gamma-sugárzás sorozat gyakoriságát. Becsléseik szerint az összes megfigyelt rövid gamma-sugárzás 10–30% -a származhat ilyen rendszerekből.
Ez a becslés figyelembe veszi a kíváncsi tendenciát, amelyet a közelmúltbeli GRB-megfigyelések fedeztek fel. Az egyesülések, és így az úgynevezett „tárcsás” neutroncsillagú binárisok - a két hatalmas csillagból létrehozott rendszerek, amelyek együtt képződtek és együtt haltak meg - becslések szerint 100-szor gyakrabban fordulnak elő, mint a globális klaszter bináris binárisok. Mégis, néhány maroknyi rövid GRB, amelyek pontosan megtalálhatók, általában galaktikus haloszból és nagyon régi csillagokból származik, amint azt a gömb alakú klasztereknél elvárják.
"Nagy könyvviteli probléma van itt" - mondta Grindlay.
Az eltérés magyarázata érdekében Grindlay azt sugallja, hogy a lemez-bináris fájlokból származó töréseket valószínűleg nehezebb észlelni, mivel hajlamosak a sugárzás kibocsátására keskenyebb, kevesebb irányból látható robbanásokkal. A keskenyebb „sugárzás” az ütköző csillagok eredményeként alakulhat ki, amelyek forogása a pályájukhoz igazodik, amint azt várhatják a bináris fájlok esetében, amelyek születésük pillanatától együtt vannak. Az újonnan csatlakozott csillagok, véletlenszerű tájolásukkal, szélesebb rétegeket bocsáthatnak ki, amikor egyesülnek.
"Több rövid GRB valószínűleg a lemezes rendszerekből származik - csak nem látjuk őket" - magyarázta Grindlay.
Mindössze fél tucat rövid GRB-t találtak pontosan a gammasugár-műholdak által, ami megnehezíti az alapos vizsgálatokat. Ahogy több példát gyűjtöttek, a rövid GRB-k forrásait sokkal jobban meg kell érteni.
Az ezt a megállapítást bejelentő papírt a Nature Physics január 29-i online kiadásában tették közzé. Online elérhető a http://www.nature.com/nphys/index.html weboldalon, és nyomtatás előtti formában a http://arxiv.org/abs/astro-ph/0512654 oldalon.
A székhelyű, Cambridge-ben (Massachusetts) található Harvard-Smithsonian Astrofizikai Központ (CfA) a Smithsonian Astrophysical Observatory és a Harvard College Observatory közös együttműködése. A CfA tudósok, amelyek hat kutatási részleget alkotnak, megvizsgálják az univerzum eredetét, fejlődését és végső sorsát.
Eredeti forrás: CfA sajtóközlemény
