Καλλιτέχνης illustraton μιας μαύρης τρύπας που καταναλώνει ένα αστέρι νετρονίων. Πιστωτική εικόνα: Dana Berry / NASA. Κάντε κλικ για μεγέθυνση.
Οι επιστήμονες έχουν λύσει ένα 35χρονο μυστήριο για την προέλευση των ισχυρών, δευτερολέπτων αναλαμπών φωτός που ονομάζονται μικρές εκρήξεις ακτίνων γάμμα. Αυτές οι αναλαμπές, φωτεινότερες από ένα δισεκατομμύριο ήλιοι, αλλά διαρκούν μόνο λίγα χιλιοστά του δευτερολέπτου, ήταν απλά πολύ γρήγορες για να πιάσουν… μέχρι τώρα.
Εάν μαντέψατε ότι εμπλέκεται μια μαύρη τρύπα, έχετε τουλάχιστον το μισό δικαίωμα. Οι μικρές εκρήξεις ακτίνων γάμμα προκύπτουν από συγκρούσεις μεταξύ μιας μαύρης τρύπας και ενός άστρου νετρονίων ή μεταξύ δύο αστεριών νετρονίων. Στο πρώτο σενάριο, η μαύρη τρύπα καταπίνει το αστέρι νετρονίων και μεγαλώνει. Στο δεύτερο σενάριο, τα δύο αστέρια νετρονίων δημιουργούν μια μαύρη τρύπα.
Οι εκρήξεις ακτίνων γάμμα, οι πιο ισχυρές γνωστές εκρήξεις, εντοπίστηκαν για πρώτη φορά στα τέλη της δεκαετίας του 1960. Είναι τυχαία, φευγαλέα και μπορούν να εμφανιστούν από οποιαδήποτε περιοχή του ουρανού. Δοκιμάστε να βρείτε τη θέση ενός φλας κάμερας σε ένα τεράστιο αθλητικό γήπεδο και θα έχετε την αίσθηση της πρόκλησης που αντιμετωπίζουν οι κυνηγοί έκρηξης ακτίνων γάμμα. Η επίλυση αυτού του μυστηρίου πήρε άνευ προηγουμένου συντονισμό μεταξύ των επιστημόνων χρησιμοποιώντας ένα πλήθος επίγειων τηλεσκοπίων και δορυφόρων της NASA.
Πριν από δύο χρόνια, οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι μεγαλύτερες εκρήξεις, διάρκειας άνω των δύο δευτερολέπτων, προκύπτουν από την έκρηξη πολύ μαζικών αστεριών. Ωστόσο, περίπου το 30 τοις εκατό των εκρήξεων είναι σύντομες και κάτω από δύο δευτερόλεπτα.
Από το Μάιο έχουν εντοπιστεί τέσσερις μικρές εκρήξεις ακτίνων γάμμα. Δύο από αυτά εμφανίζονται σε τέσσερα άρθρα στο τεύχος 6 Οκτωβρίου της Φύσης. Μια έκρηξη από τον Ιούλιο παρέχει τα «όπλα καπνίσματος» που υποστηρίζουν τη θεωρία σύγκρουσης. Μια άλλη έκρηξη πηγαίνει ένα βήμα παραπέρα παρέχοντας δελεαστικές, πρώτες ενδείξεις για μια μαύρη τρύπα που τρώει ένα αστέρι νετρονίων - πρώτα τεντώνει το αστέρι νετρονίων σε μια ημισέληνο, το καταπίνει και, στη συνέχεια, κόβει ψίχουλα του σπασμένου αστέρα στα λεπτά και ώρες που ακολούθησε.
Αυτές οι ανακαλύψεις μπορεί επίσης να βοηθήσουν στην άμεση ανίχνευση βαρυτικών κυμάτων, που δεν έχουν ξαναδεί. Τέτοιες συγχωνεύσεις δημιουργούν βαρυτικά κύματα ή κυματισμούς στο χωροχρόνο. Οι σύντομες εκρήξεις ακτίνων γάμμα θα μπορούσαν να πουν στους επιστήμονες πότε και πού να αναζητήσουν τους κυματισμούς.
«Οι εκρήξεις ακτίνων γάμμα γενικά είναι εξαιρετικά δύσκολο να μελετηθούν, αλλά οι πιο σύντομες ήταν σχεδόν αδύνατες να εντοπιστούν», δήλωσε ο Δρ Neil Gehrels του NASA Goddard Space Flight Center στο Greenbelt, MD, κύριος ερευνητής του δορυφόρου Swift της NASA. και επικεφαλής συγγραφέας σε μία από τις αναφορές της Φύσης. «Όλα αυτά έχουν αλλάξει. Τώρα έχουμε τα εργαλεία για να μελετήσουμε αυτά τα γεγονότα. "
Ο δορυφόρος Swift εντόπισε μια σύντομη έκρηξη στις 9 Μαΐου και ο Υψηλής Ενέργειας Transient Explorer (HETE) της NASA εντόπισε μια άλλη στις 9 Ιουλίου. Αυτές είναι οι δύο εκρήξεις που εμφανίζονται στο Nature. Το Swift και το HETE μετέφεραν γρήγορα και αυτόνομα τις συντεταγμένες ριπής στους επιστήμονες και τα παρατηρητήρια μέσω κινητού τηλεφώνου, μπιπ και e-mail.
Η εκδήλωση της 9ης Μαΐου σηματοδότησε την πρώτη φορά που οι επιστήμονες εντόπισαν μια λάμψη για μια σύντομη έκρηξη ακτίνων γάμμα, κάτι που παρατηρείται συνήθως μετά από μεγάλες εκρήξεις. Αυτή η ανακάλυψη αποτέλεσε αντικείμενο δελτίου τύπου της NASA στις 11 Μαΐου. Τα νέα αποτελέσματα που δημοσιεύθηκαν στο Nature αντιπροσωπεύουν διεξοδικές αναλύσεις αυτών των δυο μεταλαμπών, που επιβεβαιώνουν την προέλευση των μικρών εκρήξεων.
«Είχαμε μια ένδειξη ότι οι σύντομες εκρήξεις ακτίνων γάμμα προήλθαν από ένα αστέρι νετρονίων που έπεσε σε μια μαύρη τρύπα ή ένα άλλο αστέρι νετρονίων, αλλά αυτές οι νέες ανιχνεύσεις δεν αφήνουν καμία αμφιβολία», δήλωσε ο Δρ Derek Fox του Penn State, επικεφαλής συγγραφέας μιας έκθεσης Nature. λεπτομερώς μια παρατήρηση πολλαπλών μηκών κύματος.
Η ομάδα του Fox ανακάλυψε την ακτινογραφία μετά την έκρηξη της 9ης Ιουλίου με το Chandra X-ray Observatory της NASA. Μια ομάδα με επικεφαλής τον καθηγητή Jens Hjorth του Πανεπιστημίου της Κοπεγχάγης εντόπισε στη συνέχεια την οπτική μεταλαμπή χρησιμοποιώντας το δανικό τηλεσκόπιο 1,5 μέτρων στο Παρατηρητήριο La Silla της Χιλής. Στη συνέχεια, η ομάδα του Fox συνέχισε τις μελέτες της για τη μεταλαμπή με το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble της NASA. τα τηλεσκόπια du Pont και Swope στο Las Campanas της Χιλής, χρηματοδοτούμενα από το ίδρυμα Carnegie · το τηλεσκόπιο Subaru στη Mauna Kea της Χαβάης, που λειτουργεί από το Εθνικό Αστρονομικό Παρατηρητήριο της Ιαπωνίας · και το Very Large Array, μια έκταση 27 ραδιο τηλεσκοπίων κοντά στο Socorro, Ν.Μ., που λειτουργεί από το Εθνικό Παρατηρητήριο Ραδιοαστρονομίας.
Η παρατήρηση πολλαπλών μηκών κύματος της έκρηξης της 9ης Ιουλίου, που ονομάζεται GRB 050709, παρείχε όλα τα κομμάτια του παζλ για να λύσει το μυστήριο της μικρής έκρηξης.
«Τα ισχυρά τηλεσκόπια δεν εντόπισαν κανένα σουπερνόβα καθώς η ακτινοβολία γάμμα ξέσπασε, υποστηρίζοντας την έκρηξη ενός τεράστιου αστεριού», δήλωσε ο Δρ George Ricker του MIT, κύριος ερευνητής του HETE και συν-συγγραφέας ενός άλλου άρθρου της Φύσης. «Η έκρηξη της 9ης Ιουλίου ήταν σαν το σκυλί που δεν γαβγίζει».
Ο Ricker πρόσθεσε ότι η έκρηξη στις 9 Ιουλίου και πιθανώς η έκρηξη της 9ης Μαΐου βρίσκονται στα περίχωρα των γαλαξιών που φιλοξενούν, όπου αναμένεται να είναι παλιά δυαδικά συγχωνευόμενα. Σύντομες εκρήξεις ακτίνων γάμμα δεν αναμένονται σε νέους γαλαξίες που σχηματίζουν αστέρια. Χρειάζονται δισεκατομμύρια χρόνια για δύο τεράστια αστέρια, σε συνδυασμό με ένα δυαδικό σύστημα, για να εξελιχθούν πρώτα στη φάση της μαύρης τρύπας ή των αστεριών νετρονίων και στη συνέχεια να συγχωνευθούν. Η μετάβαση ενός αστεριού σε μια μαύρη τρύπα ή ένα αστέρι νετρονίων περιλαμβάνει μια έκρηξη (σουπερνόβα) που μπορεί να κλωτσήσει το δυαδικό σύστημα μακριά από την προέλευσή του και προς την άκρη του γαλαξία του ξενιστή του.
Αυτή η έκρηξη στις 9 Ιουλίου και μια μεταγενέστερη στις 24 Ιουλίου έδειξε μοναδικά σήματα που δείχνουν όχι μόνο οποιαδήποτε παλιά συγχώνευση, αλλά, πιο συγκεκριμένα, μια συγχώνευση αστέρα νετρονίων. Οι επιστήμονες είδαν αιχμές φωτός ακτίνων Χ μετά την αρχική έκρηξη ακτίνων γάμμα. Το γρήγορο τμήμα ακτίνων γάμμα είναι πιθανώς ένα σήμα της μαύρης τρύπας να καταπιεί το μεγαλύτερο μέρος του αστεριού νετρονίων. Τα σήματα ακτίνων Χ, στα λεπτά έως τις ώρες που ακολούθησαν, θα μπορούσαν να είναι θραύσματα από αστέρι νετρονίου που πέφτουν στη μαύρη τρύπα, σαν επιδόρπιο.
Και υπάρχουν περισσότερα. Οι συγχωνεύσεις δημιουργούν κύματα βαρύτητας, κυματισμούς στο χωροχρόνο που προβλέπονται από τον Αϊνστάιν, αλλά δεν ανιχνεύθηκαν ποτέ άμεσα. Η έκρηξη της 9ης Ιουλίου ήταν περίπου δύο δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά. Μια μεγάλη συγχώνευση πιο κοντά στη Γη θα μπορούσε να εντοπιστεί από το Παρατηρητήριο Βαρύτητας-Κύματος Λέιζερ του Εθνικού Επιστημονικού Ιδρύματος (LIGO). Εάν το Swift εντοπίσει μια κοντινή σύντομη έκρηξη, οι επιστήμονες της LIGO θα μπορούσαν να επιστρέψουν και να ελέγξουν τα δεδομένα λαμβάνοντας υπόψη την ακριβή ώρα και τοποθεσία.
«Αυτά είναι καλά νέα για τη LIGO», δήλωσε ο Dr. Albert Lazzarini, του εργαστηρίου LIGO στο Caltech. «Η σύνδεση μεταξύ βραχυπρόθεσμων εκρήξεων και εταιρειών συγχωνεύσεων αυξάνει τα προβλεπόμενα ποσοστά για το LIGO και φαίνεται να βρίσκονται στο υψηλότερο σημείο των προηγούμενων εκτιμήσεων. Επίσης, οι παρατηρήσεις παρέχουν δελεαστικές ενδείξεις συγχωνεύσεων με αστέρια νετρονίων, οι οποίες δεν έχουν εντοπιστεί στο παρελθόν. Κατά τη διάρκεια της επερχόμενης καθολικής παρατήρησης της LIGO, ενδέχεται να εντοπίσουμε βαρυτικά κύματα από ένα τέτοιο γεγονός. "
Μια συγχώνευση με αστέρια νετρονίων με μαύρη τρύπα θα δημιουργούσε ισχυρότερα κύματα βαρύτητας από δύο συγχωνευόμενα αστέρια νετρονίων. Το ερώτημα τώρα είναι πόσο κοινό και πόσο κοντά είναι αυτές οι συγχωνεύσεις. Η Swift, που ξεκίνησε τον Νοέμβριο του 2004, μπορεί να δώσει αυτήν την απάντηση.
Αρχική πηγή: Δελτίο Τύπου της NASA
