1967 m. NASA mokslininkai pastebėjo tai, ko anksčiau dar nebuvo matę iš kosmoso. To meto vadinamame „Vela Incident“ keliuose palydovuose buvo užfiksuotas toks ryškus „Gama-Ray Burst“ (GRB) garsas, kuris trumpai aplenkė visą galaktiką. Atsižvelgiant į nepaprastą jėgą ir trumpalaikį pobūdį, astronomai norėjo nustatyti, kaip ir kodėl šie sprogimai vyksta.
Dešimtmečių stebėjimai leido daryti išvadą, kad šie sprogimai įvyksta, kai didžiulė žvaigždė eina į supernovas, tačiau astronomai vis dar nebuvo tikri, kodėl tai atsitiko kai kuriais atvejais, o ne kitais. Voriko universiteto universiteto atliktų naujų tyrimų dėka paaiškėja, kad svarbiausia GRB gaminti yra dvejetainėse žvaigždžių sistemose - t. Y. Žvaigždei reikia kompaniono, kad būtų sukurtas ryškiausias sprogimas Visatoje.
Tyrimų komandai, atsakingai už atradimą, vadovavo doktorantas Ashley Chrimesas. Voriko universiteto fizikos katedros studentas. Tyrimo tikslais komanda atkreipė dėmesį į pagrindinę paslaptį apie ilgalaikius GRB, būtent taip žvaigždės gali būti pakankamai greitai išdygusios, kad sukeltų tokius sprogimus, kokie buvo pastebėti.
Trumpai tariant, GRB atsiranda tada, kai masyvios žvaigždės (maždaug dešimt kartų didesnės už mūsų Saulę) eina supernova ir suyra į neutroninę žvaigždę arba juodąją skylę. Proceso metu išoriniai žvaigždės sluoksniai nupūsiami, o išstumta medžiaga išlygėja į diską aplink naujai susidariusį liekaną, kad būtų išsaugotas kampinis momentas. Kai ši medžiaga patenka į vidų, šis impulsas paleidžia ją iš polių sklindančių purkštukų pavidalu.
Jie yra žinomi kaip „reliatyvistiniai purkštukai“ dėl to, kad juose esanti medžiaga yra pagreitinama uždarant šviesos greitį. Nors GRB yra ryškiausi įvykiai Visatoje, juos galima stebėti tik iš Žemės, kai viena iš jų polinių ašių yra nukreipta tiesiai į mus - tai reiškia, kad astronomai gali pamatyti tik apie 10–20% jų. Jie taip pat labai trumpi, kai vyksta astronominiai reiškiniai, trunkantys nuo sekundės dalies iki kelių minučių.
Be to, žvaigždė turi suktis ypač greitai, kad išleistų medžiagą išilgai savo polinių ašių arti šviesos greičio. Tai atspindi astronomų sumaištį, nes žvaigždės paprastai labai greitai praranda bet kokį sukimąsi. Norėdami išspręsti šiuos neišspręstus klausimus, komanda rėmėsi žvaigždžių evoliucijos modelių kolekcija, norėdama ištirti masyvių žvaigždžių elgesį, kai jos griūva.
Šiuos modelius sukūrė dr. Jan J. Eldridge iš Auckland universiteto, Naujojoje Zelandijoje, padedant Warwick universiteto tyrėjų. Kartu su technika, vadinama dvejetainiu gyventojų sinteze, mokslininkai imitavo tūkstančių žvaigždžių sistemų populiaciją, kad nustatytų mechanizmą, pagal kurį gali įvykti reti sprogimai, sukeliantys GRB.
Iš to mokslininkai sugebėjo apriboti veiksnius, dėl kurių iš kai kurių griūvančių žvaigždžių susidaro reliatyvistinės srovės. Jie nustatė, kad potvynio poveikis, panašus į tai, kas vyksta tarp Žemės ir Mėnulio, buvo vienintelis tikėtinas paaiškinimas. Kitaip tariant, ilgalaikiai GRB atsiranda dvejetainėse žvaigždžių sistemose, kur žvaigždės yra užfiksuotos kartu su savimi, sukurdamos galingą potvynio efektą, pagreitinantį jų sukimąsi.
Kaip Chrimesas paaiškino naujausiame „Warwick“ pranešime spaudai:
„Mes prognozuojame, kokios žvaigždės ar sistemos sukelia gama spindulių pliūpsnius, kurie yra didžiausi sprogimai Visatoje. Iki šiol nebuvo aišku, kokios žvaigždės ar dvejetainės sistemos jums reikia, kad gautumėte tą rezultatą.
“Klausimas buvo, kaip žvaigždė pradeda suktis ar laikui bėgant išlaiko savo sukimąsi. Mes nustatėme, kad žvaigždės potvynio poveikis jos partneriui sustabdo jos sulėtėjimą, o kai kuriais atvejais tai ir sukasi. Jie vagia sukimosi energiją iš savo kompaniono, kurio pasekmė yra, kad jie tada nutolsta toliau.
“Mes nustatėme, kad dauguma žvaigždžių greitai sukasi būtent todėl, kad yra dvejetainėje sistemoje “.
Kaip pabrėžė dr. Elizabeth Stanway - Varviko universiteto fizikos katedros tyrinėtoja ir tyrimo bendraautorė, dvejetainė evoliucija astronomų vargu ar yra nauja. Tačiau dėl sudėtingų skaičiavimų Chrimes ir jos kolegos niekada nebuvo atlikę tokio tipo skaičiavimų. Taigi šis tyrimas yra pirmasis, kuriame nagrinėjami fiziniai dvejetainių modelių darbe būdai.
„Taip pat iškilo didžiulė dilema dėl žvaigždžių, gaminančių gama spindulius, metališkumo“, - sakė ji. „Kaip astronomai, mes išmatuojame žvaigždžių kompoziciją ir dominuojančiam gama spindulių sprogimo keliui reikia labai nedaug geležies atomų ar kitų sunkių elementų žvaigždžių atmosferoje. Kilo galvosūkis dėl to, kodėl žvaigždėse matome įvairias kompozicijas, gaminančias gama spindulius, ir šis modelis siūlo paaiškinimą. “
Dėl šio naujausio tyrimo ir gauto modelio, pateikto dvejetainėje evoliucijoje, astronomai galės nuspėti, kaip turėtų atrodyti GRB gaminančios žvaigždės, atsižvelgiant į temperatūrą, šviesumą ir jų palydovo žvaigždės savybes. Žvelgdama į ateitį, Chimes ir jos kolegos tikisi ištirti ir modeliuoti trumpalaikius reiškinius, kurie astronomams tebėra paslaptis.
Tai apima greitas radijo bangas (FRB) ir tai, kas jas sukelia (ypač besikartojančią įvairovę) ar dar retesnius įvykius, pavyzdžiui, žvaigždžių virsmą juodosiomis skylėmis. Jų išvadą apibūdinantis tyrimas pasirodė sausio mėnesio numeryje Mėnesiniai Karališkosios astronomijos draugijos pranešimai ir buvo finansuotas iš JK tyrimų ir inovacijų mokslo ir technologijų įrenginių tarybos.
