Wybuchy promieniowania gamma (Gamma-Ray Bursts) zostały wykryte przez satelity krążące wokół Ziemi jako najbardziej energetyczne błyski promieniowania jakie znamy, trwające od milisekund do setek sekund. Te katastrofalne emisje promieniowania występują w odległych galaktykach, miliardy lat świetlnych od Ziemi.
Czarna dziura. Wizja atystyczna
Duże w nowym oknie >>
Podtyp GRB znany jako GRB o krótkim czasie trwania rozpoczyna życie w momencie zderzenia dwóch gwiazd neutronowych. Te ultra-gęste gwiazdy mają masę naszego Słońca skompresowaną do połowy wielkości miasta takiego jak Londyn i w ostatnich chwilach swojego życia, tuż przed wyzwoleniem GRB, generują falowanie w czasoprzestrzeni znane astronomom jako fale grawitacyjne.
Do tej pory naukowcy zajmujący się badaniami kosmosu w dużej mierze zgadzali się, że "silnik" napędzający takie energetyczne i krótkotrwałe wybuchy musi zawsze pochodzić z nowo powstałej czarnej dziury (regionu, w którym grawitacja jest tak silna, że nic, nawet światło, nie może z niego uciec). Jednak nowe badania przeprowadzone przez międzynarodowy zespół astrofizyków, kierowany przez dr Nurię Jordana-Mitjans z Uniwersytetu w Bath, podważają tę naukową ortodoksję.
Zgodnie z wynikami badań, niektóre krótkotrwałe rozbłyski gamma są wywoływane przez narodziny supramasywnej gwiazdy neutronowej, a nie czarnej dziury. Praca dostępna jest w czasopiśmie The Astrophysical Journal.
Dr Jordana-Mitjans powiedziała: "Takie odkrycia są ważne, ponieważ potwierdzają, że nowo narodzone gwiazdy neutronowe mogą zasilać niektóre krótkotrwałe GRB i towarzyszące im jasne emisje w całym spektrum promieniowania, które zostały wykryte. Odkrycie to może zaoferować nowy sposób na zlokalizowanie miejsca w którym łączą się gwiazdy neutronowe, a tym samym miejsca z którego emitowane są fale grawitacyjne."
Konkurencyjne teorie
Wiele wiadomo o GRB o krótkim czasie trwania. Zaczynają one żyć, gdy dwie gwiazdy neutronowe, które spiralnie zbliżały się do siebie, stale przyspieszając, w końcu się zderzają. I z miejsca zderzenia eksplozja uwalnia promieniowanie gamma, które tworzy GRB, po którym następuje dłużej trwające afterglow. Dzień później, materiał radioaktywny, który został wyrzucony we wszystkich kierunkach podczas eksplozji, wytwarza coś, co badacze nazywają kilonovą.
Jednak to, co dokładnie pozostaje po zderzeniu dwóch gwiazd neutronowych - "produkt" zderzenia - i w konsekwencji to, co nadaje GRB jego niezwykłą energię, od dawna było przedmiotem dyskusji. Dzięki wynikom badań przeprowadzonych w Bath naukowcy mogą być bliżej rozwiązania tej kwestii.
Naukowcy zajmujący się badaniami kosmosu są podzieleni pomiędzy dwie teorie. Pierwsza teoria mówi o tym, że gwiazdy neutronowe łączą się, tworząc na krótko niezwykle masywną gwiazdę neutronową, tylko po to, by ta gwiazda w ułamku sekundy zapadła się w czarną dziurę. Druga argumentuje, że w wyniku połączenia dwóch gwiazd neutronowych powstałaby mniej ciężka gwiazda neutronowa o większej żywotności.
Pytanie, które od dziesięcioleci nurtuje astrofizyków brzmi: czy krótkotrwałe GRB są zasilane przez czarną dziurę, czy przez narodziny długo żyjącej gwiazdy neutronowej?
Do tej pory większość astrofizyków popiera teorię czarnej dziury, zgadzając się, że do wytworzenia GRB konieczne jest niemal natychmiastowe zapadnięcie się masywnej gwiazdy neutronowej.
Sygnały elektromagnetyczne
Astrofizycy dowiadują się o zderzeniach gwiazd neutronowych mierząc sygnały elektromagnetyczne powstających GRB. Można się spodziewać, że sygnał pochodzący z czarnej dziury będzie się różnił od tego pochodzącego z pozostałości po gwieździe neutronowej.
Sygnał elektromagnetyczny pochodzący z GRB badanego w tym badaniu (nazwanego GRB 180618A) dał dr Jordanie-Mitjans i jej współpracownikom jasność, że to raczej pozostałość gwiazdy neutronowej niż czarna dziura musiała dać początek temu wybuchowi.
Rozwijając, dr Jordana-Mitjans powiedziała: "Po raz pierwszy nasze obserwacje podkreślają liczne sygnały pochodzące od ocalałej gwiazdy neutronowej, która żyła przez co najmniej jeden dzień po śmierci oryginalnej gwiazdy neutronowej podwójnej."
Profesor Carole Mundell, współautorka badania i profesor astronomii pozagalaktycznej w Bath, gdzie prowadzi Katedrę Astronomii Pozagalaktycznej im. Hiroko Sherwin, powiedziała: "Byliśmy podekscytowani możliwością uchwycenia bardzo wczesnego światła optycznego z tego krótkiego błysku gamma - czegoś, co wciąż jest w dużej mierze niemożliwe do zrobienia bez użycia zrobotyzowanego teleskopu. Kiedy jednak przeanalizowaliśmy nasze wspaniałe dane, ze zdziwieniem stwierdziliśmy, że nie da się tego wyjaśnić za pomocą standardowego modelu szybkiej kolapsu czarnej dziury w GRB.
"Nasze odkrycie otwiera nową nadzieję dla nadchodzących przeglądów nieba z teleskopami takimi jak Rubin Observatory LSST, z którymi możemy znaleźć sygnały od setek tysięcy takich "długo żyjących" gwiazd neutonowych , zanim zapadną się, aby stać się czarną dziurą."
Znikająca poświata
To, co początkowo zastanawiało badaczy, to fakt, że światło optyczne z afterglow, które nastąpiło po GRB 180618A, zniknęło po zaledwie 35 minutach. Dalsza analiza wykazała, że materiał odpowiedzialny za tak krótką emisję rozszerzał się blisko prędkości światła z powodu jakiegoś źródła ciągłej energii, które popychało go od tyłu.
Bardziej zaskakujące było to, że emisja ta nosiła ślady nowo narodzonej, szybko wirującej i silnie namagnesowanej gwiazdy neutronowej, zwanej milisekundowym magnetarem. Zespół stwierdził, że magnetar po GRB 180618A dogrzewał resztki materiału z kolizji, gdy zwalniał.
W GRB 180618A zasilana przez magnetar emisja optyczna była tysiąc razy jaśniejsza niż to, czego spodziewano się po klasycznej kilonowej.
Źródło: Phys.org: Black holes don't always power gamma-ray bursts, new research shows
Źródło: A Short Gamma-Ray Burst from a Protomagnetar Remnant
Do tej pory naukowcy zajmujący się badaniami kosmosu w dużej mierze zgadzali się, że "silnik" napędzający takie energetyczne i krótkotrwałe wybuchy musi zawsze pochodzić z nowo powstałej czarnej dziury (regionu, w którym grawitacja jest tak silna, że nic, nawet światło, nie może z niego uciec). Jednak nowe badania przeprowadzone przez międzynarodowy zespół astrofizyków, kierowany przez dr Nurię Jordana-Mitjans z Uniwersytetu w Bath, podważają tę naukową ortodoksję.
Zgodnie z wynikami badań, niektóre krótkotrwałe rozbłyski gamma są wywoływane przez narodziny supramasywnej gwiazdy neutronowej, a nie czarnej dziury. Praca dostępna jest w czasopiśmie The Astrophysical Journal.
Dr Jordana-Mitjans powiedziała: "Takie odkrycia są ważne, ponieważ potwierdzają, że nowo narodzone gwiazdy neutronowe mogą zasilać niektóre krótkotrwałe GRB i towarzyszące im jasne emisje w całym spektrum promieniowania, które zostały wykryte. Odkrycie to może zaoferować nowy sposób na zlokalizowanie miejsca w którym łączą się gwiazdy neutronowe, a tym samym miejsca z którego emitowane są fale grawitacyjne."
Konkurencyjne teorie
Wiele wiadomo o GRB o krótkim czasie trwania. Zaczynają one żyć, gdy dwie gwiazdy neutronowe, które spiralnie zbliżały się do siebie, stale przyspieszając, w końcu się zderzają. I z miejsca zderzenia eksplozja uwalnia promieniowanie gamma, które tworzy GRB, po którym następuje dłużej trwające afterglow. Dzień później, materiał radioaktywny, który został wyrzucony we wszystkich kierunkach podczas eksplozji, wytwarza coś, co badacze nazywają kilonovą.
Jednak to, co dokładnie pozostaje po zderzeniu dwóch gwiazd neutronowych - "produkt" zderzenia - i w konsekwencji to, co nadaje GRB jego niezwykłą energię, od dawna było przedmiotem dyskusji. Dzięki wynikom badań przeprowadzonych w Bath naukowcy mogą być bliżej rozwiązania tej kwestii.
Naukowcy zajmujący się badaniami kosmosu są podzieleni pomiędzy dwie teorie. Pierwsza teoria mówi o tym, że gwiazdy neutronowe łączą się, tworząc na krótko niezwykle masywną gwiazdę neutronową, tylko po to, by ta gwiazda w ułamku sekundy zapadła się w czarną dziurę. Druga argumentuje, że w wyniku połączenia dwóch gwiazd neutronowych powstałaby mniej ciężka gwiazda neutronowa o większej żywotności.
Pytanie, które od dziesięcioleci nurtuje astrofizyków brzmi: czy krótkotrwałe GRB są zasilane przez czarną dziurę, czy przez narodziny długo żyjącej gwiazdy neutronowej?
Do tej pory większość astrofizyków popiera teorię czarnej dziury, zgadzając się, że do wytworzenia GRB konieczne jest niemal natychmiastowe zapadnięcie się masywnej gwiazdy neutronowej.
Sygnały elektromagnetyczne
Astrofizycy dowiadują się o zderzeniach gwiazd neutronowych mierząc sygnały elektromagnetyczne powstających GRB. Można się spodziewać, że sygnał pochodzący z czarnej dziury będzie się różnił od tego pochodzącego z pozostałości po gwieździe neutronowej.
Sygnał elektromagnetyczny pochodzący z GRB badanego w tym badaniu (nazwanego GRB 180618A) dał dr Jordanie-Mitjans i jej współpracownikom jasność, że to raczej pozostałość gwiazdy neutronowej niż czarna dziura musiała dać początek temu wybuchowi.
Rozwijając, dr Jordana-Mitjans powiedziała: "Po raz pierwszy nasze obserwacje podkreślają liczne sygnały pochodzące od ocalałej gwiazdy neutronowej, która żyła przez co najmniej jeden dzień po śmierci oryginalnej gwiazdy neutronowej podwójnej."
Profesor Carole Mundell, współautorka badania i profesor astronomii pozagalaktycznej w Bath, gdzie prowadzi Katedrę Astronomii Pozagalaktycznej im. Hiroko Sherwin, powiedziała: "Byliśmy podekscytowani możliwością uchwycenia bardzo wczesnego światła optycznego z tego krótkiego błysku gamma - czegoś, co wciąż jest w dużej mierze niemożliwe do zrobienia bez użycia zrobotyzowanego teleskopu. Kiedy jednak przeanalizowaliśmy nasze wspaniałe dane, ze zdziwieniem stwierdziliśmy, że nie da się tego wyjaśnić za pomocą standardowego modelu szybkiej kolapsu czarnej dziury w GRB.
"Nasze odkrycie otwiera nową nadzieję dla nadchodzących przeglądów nieba z teleskopami takimi jak Rubin Observatory LSST, z którymi możemy znaleźć sygnały od setek tysięcy takich "długo żyjących" gwiazd neutonowych , zanim zapadną się, aby stać się czarną dziurą."
Znikająca poświata
To, co początkowo zastanawiało badaczy, to fakt, że światło optyczne z afterglow, które nastąpiło po GRB 180618A, zniknęło po zaledwie 35 minutach. Dalsza analiza wykazała, że materiał odpowiedzialny za tak krótką emisję rozszerzał się blisko prędkości światła z powodu jakiegoś źródła ciągłej energii, które popychało go od tyłu.
Bardziej zaskakujące było to, że emisja ta nosiła ślady nowo narodzonej, szybko wirującej i silnie namagnesowanej gwiazdy neutronowej, zwanej milisekundowym magnetarem. Zespół stwierdził, że magnetar po GRB 180618A dogrzewał resztki materiału z kolizji, gdy zwalniał.
W GRB 180618A zasilana przez magnetar emisja optyczna była tysiąc razy jaśniejsza niż to, czego spodziewano się po klasycznej kilonowej.
Źródło: Phys.org: Black holes don't always power gamma-ray bursts, new research shows
Źródło: A Short Gamma-Ray Burst from a Protomagnetar Remnant
Brak komentarzy:
Prześlij komentarz