M15 turi dvigubą neutronų žvaigždžių sistemą, kuri ilgainiui smarkiai susijungs. Atvaizdo kreditas: NOAO Padidinti
Gama spindulių sprogimai yra galingiausi visatos sprogimai, skleidžiantys didžiulius didelės energijos spinduliuotės kiekius. Ilgus dešimtmečius jų kilmė buvo paslaptis. Dabar mokslininkai mano, kad jie supranta procesus, kurie sukelia gama spindulių sprogojimą. Tačiau naujas Harvardo-Smithsoniano astrofizikos centro (CfA) ir jo kolegų Simono Portegies Zwarto (Astronomijos institutas, Nyderlandai) ir Stepheno McMillano (Drexelio universitetas) tyrimas Jonathanas Grindlay siūlo anksčiau nepastebėtą kai kurių gama- spindulių pliūpsnis: žvaigždžių susidūrimai apvaliuose spiečiuose.
„Trečdalis visų mūsų stebimų trumpų gama spinduliuotės sprogimų gali kilti susiliejus neutroninėms žvaigždėms rutuliniuose spiečiuose“, - sakė Grindlay.
Gama spindulių pliūpsniai (GRB) būna dviejų skirtingų „skonių“. Kai kurie trunka iki minutės ar net ilgiau. Astronomai mano, kad tie ilgi GRB susidaro, kai hipernovoje sprogo didžiulė žvaigždė. Kiti sprogimai trunka tik sekundės dalį. Astronomai teoretuoja, kad trumpi GRB kyla iš dviejų neutronų žvaigždžių arba neutronų žvaigždės ir juodosios skylės susidūrimo.
Dauguma dvigubų neutroninių žvaigždžių sistemų atsiranda dėl dviejų masyvių žvaigždžių, kurios jau skrieja aplink viena kitą, evoliucijos. Natūralus senėjimo procesas liks tiek, kad abi žvaigždės taps neutroninėmis žvaigždėmis (jei jos prasideda nuo tam tikros masės), kurios po to spiralės per milijonus ar milijardus metų, kol susilieja ir išskiria gama spindulį.
„Grindlay“ tyrimai nurodo kitą galimą trumpų GRB šaltinį - rutulinius klasterius. Globuliniuose spiečiuose yra keletas seniausių visatos žvaigždžių, įstrigusių į sandarią erdvę tik per keletą šviesmečių. Tokie griežti ketvirčiai išprovokuoja daugybę artimų žvaigždžių susitikimų, kai kurie iš jų lemia žvaigždžių apsikeitimą. Jei neutronų žvaigždė su žvaigždžių kompanionu (pavyzdžiui, balta nykštukė ar pagrindinės sekos žvaigždė) apsikeičia savo partnere su kita neutronų žvaigžde, gauta neutronų žvaigždžių pora ilgainiui susisuks ir susisprogdins, sukurdama gama spindulį.
„Mes matome šias pirmtakų sistemas, kuriose yra viena neutroninė žvaigždė milisekundės impulso pavidalu, visur vietoje rutulinių spiečių“, - teigė D. Grindlay. „Be to, rutuliniai klasteriai yra taip glaudžiai supakuoti, kad jūs turite daug sąveikos. Tai natūralus būdas padaryti dvigubas neutroninių žvaigždžių sistemas. “
Astronomai atliko maždaug 3 milijonus kompiuterinių modeliavimų, kad apskaičiuotų dažnį, kuriuo dvigubos neutroninių žvaigždžių sistemos gali formuotis rutuliniuose spiečiuose. Žinodami, kiek jų susiformavo per galaktikos istoriją, ir maždaug per kiek laiko reikia, kad sistema susijungtų, tada jie nustatė trumpų gama spinduliuotės pliūpsnių, kurių tikimasi iš rutulinių klasterių dvejetainių junginių, dažnį. Jie apskaičiavo, kad nuo 10 iki 30 procentų visų mūsų stebimų trumpų gama spinduliuotės sprogimų gali atsirasti dėl tokių sistemų.
Šiame įvertinime atsižvelgiama į keistą tendenciją, kurią atskleidė naujausi GRB stebėjimai. Manoma, kad susijungimai ir vadinasi, „diskiniai“ neutroninių žvaigždžių dvejetainiai ryšiai - sistemos, sukurtos iš dviejų masyvių žvaigždžių, kurios susiformavo kartu ir mirė kartu - yra apskaičiuojamos 100 kartų dažniau nei sprogimai iš rutulinių kasetinių dvejetainių dvejetainių. Vis dėlto saujelė trumpų GRB, tiksliai išsidėsčiusių, yra kilę iš galaktikų halų ir labai senų žvaigždžių, kaip ir tikėtasi rutuliniuose spiečiuose.
„Čia yra didelė buhalterinės apskaitos problema“, - sakė Grindlay.
Grindlay siūlo paaiškinti neatitikimą, kad sprogmenis iš disko dvejetainių dalių greičiausiai bus sunkiau pastebėti, nes jie linkę skleisti radiaciją siauresniais sprogimais, matomais iš mažiau krypčių. Siauresnis „spindulys“ gali atsirasti susidūrus žvaigždėms, kurių nugaros yra suderintos su jų orbita, kaip buvo galima tikėtis dvejetainiams kompiuteriams, kurie buvo kartu nuo jų gimimo. Naujai prisijungusios žvaigždės, atsižvelgdamos į atsitiktinę orientaciją, susijungdamos gali skleisti platesnius bangas.
„Daugiau trumpų GRB greičiausiai yra iš diskų sistemų - mes tiesiog jų nematome“, - paaiškino Grindlay.
Neseniai gama spinduliuotės palydovai tiksliai nustatė tik apie pusšimtį trumpų GRB, todėl sudėtinga atlikti išsamius tyrimus. Surinkus daugiau pavyzdžių, trumpųjų GRB šaltiniai turėtų būti geriau suprantami.
Straipsnis, skelbiantis šį atradimą, buvo paskelbtas sausio 29 d. Paskelbtame internetiniame „Nature Physics“ numeryje. Jį galima rasti internete adresu http://www.nature.com/nphys/index.html, o išankstinio spausdinimo formą - http://arxiv.org/abs/astro-ph/0512654.
Harvardo-Smithsoniano astrofizikos centras (CfA), kurio būstinė yra Kembridže, Masačusetsas, yra bendras Smitsono astrofizikos observatorijos ir Harvardo koledžo observatorijos bendradarbiavimas. CfA mokslininkai, suskirstyti į šešis tyrimų skyrius, tiria Visatos kilmę, evoliuciją ir galutinį likimą.
Originalus šaltinis: CfA naujienų leidinys
