Sprogo tamsus gama spindulys GRB020819. Vaizdo kreditas: Keck. Spustelėkite norėdami padidinti.
Beveik viskas, ką mes žinome apie Visatą, ateina pas mus per šviesos agentūrą. Priešingai nei materija, šviesa yra vienareikšmiškai pritaikyta dideliais atstumais per kosmosą nukeliauti iki mūsų instrumentų. Daugelis astronominių reiškinių vis dėlto yra nuolatiniai ir kartojami - galime pasikliauti jais „pakabinti“ ilgalaikį stebėjimą arba reguliariai „sugrįžti“. Tačiau taip nėra dėl gama spindulių bangų (GRB) - tų paslaptingų kosmologinių įvykių, kurie įkrauna fotonus (ir subatomines daleles) su absurdiškai aukštu energijos lygiu.
Pirmasis aptiktas dangaus GRB įvyko atliekant branduolinių ginklų sutarties stebėjimą 1967 m. Tam įvykiui reikėjo analizės, kol buvo patvirtinta jo nežemiškumo kilmė. Po šio atradimo buvo įdiegti primityvūs trianguliacijos metodai, naudojant detektorius, esančius įvairiuose tarpplanetinio tinklo (IPN) kosminiuose zonduose. Tokie metodai reikalavo daugybės skaičių nugramzdinimo ir pavertė tiesioginį stebėjimą naudojant žemėje esančius instrumentus. Nepaisant vėlavimų, šimtai gama spinduliuotės šaltinių buvo katalogizuoti. Šiandien - net naudojantis internetu - vis tiek prireiks kelių dienų, norint atsakyti naudojant IPN tipo aptikimo metodą.
Visa tai pradėjo keistis 1991 m., Kai NASA išleido „Compton Gamma Ray Observatory“ (CGRO) į kosmosą, naudodama kosminį šaudyklą „Atlantis“ kaip savo „Didžiųjų observatorijų“ programos dalį. Per keturis mėnesius po nuskaitymo danguje CGRO astronomams leido suprasti, kad Visatoje beveik kasdien buvo atsitiktiniai ir plačiai paplitę gama spinduliuotės paroksizmai - paroksizmai, kuriuos sukėlė kataklizminiai įvykiai, sukeliantys didžiulius gama ir kitos didelės energijos spinduliuotės kiekius erdvės-laiko bedugnė.
Tačiau CGRO turėjo vieną pagrindinį apribojimą - nors jis galėjo greitai aptikti gama spindulius ir įspėti astronomus, jis nebuvo ypač tikslus, kur tokie įvykiai nutiko kosmose. Dėl šio didelio „klaidų rato“ astronomai nesugebėjo nustatyti tokių įvykių matomos šviesos „po švytėjimo“. Nepaisant šio apribojimo, CGRO nustatė šimtus ištisinių, periodinių ir epizodinių gama spinduliuotės šaltinių - įskaitant supernovas, pulsarius, juodąsias skyles, kvazarus ir net pačią Žemę! Tuo tarpu CGRO taip pat atrado kai ką neįtariamo - kai kurie pulsatoriai veikė kaip siauros gama spinduliuotės siųstuvai be lydimos matomos šviesos, ir juose gulėjo astronomo pirmasis „tamsių“ GRB pojūtis.
Šiandien mes žinome, kad „tamsieji pulsarai“ nėra vieninteliai „tamsieji“ gama spindulių šaltiniai Visatoje. Astronomai nustatė, kad nedidelė dalis epizodinių (vienkartinių) GRB taip pat yra mažai matomoje šviesoje, ir jie - kaip ir visi, kuriuos vargina neįprastas ir nepaaiškinamas - nori žinoti, kodėl. Tiesą sakant, GRB yra tokie unikalūs, kad entuziastai dažnai gali būti išgirsti sakydami: „Kai jūs matėte vieną GRB, jūs matėte vieną GRB“.
Pirmasis palydovas, supaprastinęs optinį GRB aptikimą, buvo „BeppoSAX“. Devintojo dešimtmečio viduryje Italijos kosmoso agentūros sukurta „BeppoSAX“ paleido 1996 m. Balandžio 30 d. Iš Kanaveralo kyšulio ir iki 2002 m. Toliau nustatė ir tiksliai nustatė rentgeno spinduliuotės šaltinius. BeppoSax klaidų ratas buvo pakankamai mažas, kad optiniai astronomai galėtų greitai susekti daugelį GRB. papildomi tyrimai, skirti atlikti išsamų tyrimą matomoje šviesoje, naudojant žemiškus prietaisus.
„BeppoSAX“ vėl pateko į Žemės atmosferą 2003 m. Balandžio 29 d., Tačiau tuo metu NASA pakeitimas („HETE-2“ - „High Energy Transient Explorer-2“) jau keletą metų buvo stotyje žemos žemės orbitoje. Instrumentai, esantys HETE-2 (1996 m. Jo pirmasis įsikūnijimas HETE nepavyko atskirti nuo trečiosios „Pegasus“ raketos pakopos, 1996 m.) Išplėtė rentgeno aptikimo diapazoną ir pateikė dar griežtesnius klaidų ratus - kaip tik tai, ko reikėjo astronomams pagerinti savo reakcijos laiką. GRB palikuonių nustatymas.
Po dvejų metų ir kelių mėnesių (2002 m. Rugpjūčio 19 d., Pirmadienį) HETE-2 nuskambėjo varpai ir švilpukai, nes kažkur netoli Žuvų žvaigždyno galvos buvo aptiktas stiprus gama spinduliuotės šaltinis. Dėl šio įvykio (žymimas GRB 020819) astronominių observatorijų serija pradėjo fiksuoti radijo dažnio, infraraudonųjų spindulių ir matomos šviesos fotonus, stengdamasi nustatyti, kur įvykis įvyko, ir padėti įprasminti jį sukeliantį reiškinį.
Remiantis 2005 m. Gegužės 2 d. Paskelbtu tarptautinės tyrėjų grupės (įskaitant Pallą Jakobssoną iš Niels Bohr instituto, Danija, Kopenhaga, kuris įrodė šį straipsnį) paskelbtu „Tamsiosios GRB 020819 radijo pašviesinimo ir priimančiosios galaktika“, per 4 val. aptikęs 1 metro Siding Spring Observatory (SSO) teleskopą Australijoje buvo pasuktas į kosmoso regioną, mažesnį nei 1/7 tariamojo Mėnulio skersmens. Po 13 valandų pasirodys antras, šiek tiek didesnis instrumentas - 1,5 metro „P60“ įrenginys kalno kalne. Palomar - taip pat prisijungė prie vėjo. Nei vienas instrumentas, nepaisant to, kad užfiksuota tokia silpna, kaip 22 dydžio, šviesa, neužfiksavo nieko neįprasto tame kosmoso regione. Tačiau didelė ir ypač fotogeniška 19,5 balų spiralinė galaktika, nukreipta į veidą, gražiai pateko į jų instrumentų rankas.
Po penkiolikos dienų Havajuose esantis 10 metrų „Keck ESI“ instrumentas vaizdavo tą patį regioną mėlyna ir raudona šviesomis iki 26,9 laipsnio. Šiame optiniame gylyje 3 lanko sekundes į šiaurę nuo spiralinės galaktikos buvo galima pastebėti ryškų 24-ojo dydžio „debesėlį“ (įtariamą kaip HII žvaigždės formavimo regioną). Galutinis bandymas aptikti ką nors daugiau buvo padarytas 2003 m. Sausio 1 d. - vėlgi naudojant „Keck 10“ matuoklį. Iš GRB 020819 srities sklindančios optinės šviesos pokyčių nebuvo pastebėta. Visa tai patvirtino, kad jokio matomo papildomo židinio lydimas gama spindulių pliūpsnis, aptiktas HETE-2 maždaug 134 dienomis anksčiau. Tyrimo komanda turėjo savo „tamsiosios gama spindulių bursterį“. Vėliau bus užduotis išsiaiškinti, kas tai buvo - ar bent jau nebuvo ...
Periodiškai per visą optinio ir artimojo infraraudonųjų spindulių tikrinimo ciklą, sprogo sritis buvo stebima radijo bangų dažniais. Naudodama VLA (labai didelis masyvas - susidedantis iš 27 Y konfigūruotų 25 metrų indų, esančių už penkiasdešimt mylių į vakarus nuo Socorro, Naujojoje Meksikoje) komandai pavyko užfiksuoti nykstantį 8,48 Ghz radiacijos taką ir nustatė jo lokalę.
Pirmosios radijo bangos iš GRB 020819 buvo surinktos per 1,75 dienos po HETE-2 perspėjimo. Iki 157 dienos rf energijos lygis sumažėjo iki vietos, kur šaltinio nebebuvo galima patikimai pamatyti. Tačiau iki to laiko jo buvimo vieta buvo nustatyta į „pliūpsnį“ trimis lanko sekundėmis į šiaurę nuo anksčiau nenurašytos spiralinės galaktikos šerdies. Deja, dėl silpnumo atstumas iki paties lašelio negalėjo būti nustatytas spektrografiškai - vis dėlto buvo nustatyta, kad galaktika yra nutolusi apie 6,2 BLY ir turi „didelį pasitikėjimą“ santykiais su šaltiniu.
Atlikę tokius tyrimus, astronomai vis daugiau sužino apie kataklizminių įvykių klasę, sukeliančią didžiulius aukštos ir žemos energijos fotonų srautus, beveik visiškai praleidžiant tarpinius dažnius - ultravioletinį, matomą ir artimąjį infraraudonąjį spindulį. Ar yra kas tai galėtų paaiškinti?
Remdamasi mokymu iš GRB 020819, komanda ištyrė tris ugnies kamuolių šoko modelius, kaip gali atsirasti tamsūs GRB. Iš trijų (vienodas didelės energijos dujų išsiplėtimas į homogeninę terpę, tolygus išsiplėtimas į stratifikuotą terpę ir kolimizuotas purkštukas, skverbiantis į bet kurios rūšies terpę) geriausiai atitiko GRB 020819 elgseną tolygiai išsiplėtę didelės energijos dujos. į homogeninę kitų dujų terpę (modelis, pirmą kartą pasiūlytas astrofiziko R. Sari ir kt. 1998 m.). Šio izotropinio išsiplėtimo modelio dėsnis yra tas, kad (tiriamosios grupės žodžiais tariant), kad „reikia remtis tik nedideliu išnykimo laipsniu“, siekiant atsižvelgti į tai, kad nėra matomos šviesos.
Be to, kad buvo susiaurintas galimų scenarijų, susijusių su tamsiais GRB, spektras, grupė padarė išvadą, kad „GRB 020819“, santykinai netoliese esantis sprogimas, yra tik vienas iš dviejų 14 GRB, lokalizuotų HETE-2 (2 lanko minučių naudojant), kuris veikia neturi pranešto OA. Tai patvirtina neseniai pateiktą teiginį, kad tamsiojo sprogimo frakcija yra daug mažesnė, nei buvo siūloma anksčiau, galbūt net 10% “.
Parašė Jeffas Barboras
