Πιστωτική εικόνα: ESO
Οι εκρήξεις ακτίνων γάμμα είναι μερικές από τις μεγαλύτερες εκρήξεις στο Σύμπαν. μπορεί κανείς να παράγει περισσότερη ενέργεια σε λίγα δευτερόλεπτα από ό, τι ο Ήλιος δημιουργεί σε 10 δισεκατομμύρια χρόνια. Πιστεύεται ότι προκαλούνται όταν καταρρέει ένα τεράστιο αστέρι, που ονομάζεται hypernova. Οι αστρονόμοι από το Ευρωπαϊκό Νότιο Αστεροσκοπείο παρακολούθησαν τη μετάβαση μιας πρόσφατης έκρηξης χρησιμοποιώντας μια τεχνική που ονομάζεται polarimetry, η οποία τους επιτρέπει να παρακολουθούν το σχήμα της έκρηξης. Εάν ήταν μια σφαιρική έκρηξη, το φως θα είχε τυχαία πολικότητα, αλλά διαπίστωσαν ότι το αέριο ρέει έξω σε πίδακες που διευρύνονται με την πάροδο του χρόνου.
Οι «εκρήξεις ακτίνων γάμμα» (GRBs) είναι σίγουρα ένα από τα πιο δραματικά γεγονότα που είναι γνωστά στην αστροφυσική. Αυτές οι σύντομες αναλαμπές ενεργητικών ακτίνων γάμμα, που εντοπίστηκαν για πρώτη φορά στα τέλη της δεκαετίας του 1960 από στρατιωτικούς δορυφόρους, διαρκούν από λιγότερο από ένα δευτερόλεπτο έως αρκετά λεπτά.
Βρέθηκε ότι οι GRB βρίσκονται σε εξαιρετικά μεγάλες («κοσμολογικές») αποστάσεις. Η ενέργεια που απελευθερώνεται σε λίγα δευτερόλεπτα κατά τη διάρκεια ενός τέτοιου γεγονότος είναι μεγαλύτερη από εκείνη του Ήλιου καθ 'όλη τη διάρκεια ζωής του πάνω από 10.000 εκατομμύρια χρόνια. Τα GRB είναι πράγματι τα πιο ισχυρά γεγονότα από το Big Bang που είναι γνωστό στο Σύμπαν, βλ. ESO PR 08/99 και ESO PR 20/00.
Κατά τη διάρκεια των τελευταίων ετών, υπάρχουν τεκμηριωμένες ενδείξεις ότι οι GRBs σηματοδοτούν την κατάρρευση εξαιρετικά μαζικών αστεριών, τις λεγόμενες υπερνίκες. Αυτό αποδείχθηκε τελικά πριν από μερικούς μήνες όταν οι αστρονόμοι, χρησιμοποιώντας το όργανο FORS στο πολύ μεγάλο τηλεσκόπιο του ESO (VLT), τεκμηρίωσαν με άνευ προηγουμένου λεπτομέρειες τις αλλαγές στο φάσμα της πηγής φωτός («η οπτική μεταλαμπή») της έκρηξης ακτίνων γάμμα GRB 030329 (πρβλ. ESO PR 16/03). Μια συγκεκριμένη και άμεση σχέση μεταξύ των κοσμολογικών εκρήξεων ακτίνων γάμμα και των εκρήξεων πολύ τεράστιων αστεριών με την ευκαιρία αυτή.
Το Gamma-Ray Burst GRB 030329 ανακαλύφθηκε στις 29 Μαρτίου 2003 από το διαστημικό σκάφος High Energy Transient Explorer της NASA. Παρακολούθηση παρακολούθησης με το φασματογράφο UVES στο τηλεσκόπιο 8,2 m VLT KUEYEN στο Παρατηρητήριο Paranal (Χιλή) έδειξαν ότι η έκρηξη είχε μια κόκκινη μετατόπιση 0,1685 [1]. Αυτό αντιστοιχεί σε απόσταση περίπου 2.650 εκατομμυρίων ετών φωτός, καθιστώντας το GRB 030329 το δεύτερο κοντινότερο GRB μεγάλης διάρκειας που ανιχνεύτηκε ποτέ. Η εγγύτητα του GRB 030329 είχε ως αποτέλεσμα πολύ φωτεινές εκπομπές μετά από λάμψη, επιτρέποντας τις πιο εκτεταμένες παρατηρήσεις παρακολούθησης οποιασδήποτε μεταγενέστερης λάμψης μέχρι σήμερα.
Μια ομάδα αστρονόμων [2] με επικεφαλής τον Jochen Greiner του Max-Planck-Institut fater extraterrestrische Physik (Γερμανία) αποφάσισε να κάνει χρήση αυτής της μοναδικής ευκαιρίας για να μελετήσει τις ιδιότητες πόλωσης της μεταμόρφωσης του GRB 030329 καθώς αναπτύχθηκε μετά το έκρηξη.
Οι Hypernovae, η πηγή GRBs, είναι πράγματι τόσο μακριά που μπορούν να θεωρηθούν μόνο ως άλυτα σημεία φωτός. Για να διερευνήσουν τη χωρική τους δομή, οι αστρονόμοι πρέπει συνεπώς να βασίζονται σε ένα τέχνασμα: πολωσιμετρία (βλ. ESO PR 23/03).
Η πολωσιμετρία λειτουργεί ως εξής: το φως αποτελείται από ηλεκτρομαγνητικά κύματα που ταλαντεύονται σε ορισμένες κατευθύνσεις (επίπεδα). Η ανάκλαση ή η σκέδαση του φωτός ευνοεί ορισμένους προσανατολισμούς των ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων έναντι άλλων. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο τα πολωτικά γυαλιά ηλίου μπορούν να φιλτράρουν τη λάμψη του ηλιακού φωτός που αντανακλά τη λίμνη.
Η ακτινοβολία σε μια έκρηξη ακτίνων γάμμα παράγεται σε ένα ταξινομημένο μαγνητικό πεδίο, όπως η λεγόμενη ακτινοβολία συγχροντρόν [3]. Εάν η υπερννόβα είναι σφαιρικά συμμετρική, όλοι οι προσανατολισμοί των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων θα είναι εξίσου παρόντες και θα υπολογίζονται κατά μέσο όρο, οπότε δεν θα υπάρξει καθαρή πόλωση. Εάν, ωστόσο, το αέριο δεν εκτοξευθεί συμμετρικά, αλλά σε πίδακα, θα αποτυπωθεί ελαφριά πόλωση στο φως. Αυτή η καθαρή πόλωση θα αλλάξει με την πάροδο του χρόνου, καθώς η γωνία ανοίγματος του πίδακα διευρύνεται με το χρόνο και βλέπουμε ένα διαφορετικό κλάσμα του κώνου εκπομπών.
Μελετώντας τις ιδιότητες πόλωσης της μεταλαμπής μιας έκρηξης ακτίνων γάμμα επιτρέπει έτσι την απόκτηση γνώσης σχετικά με τις υποκείμενες χωρικές δομές και τη δύναμη και τον προσανατολισμό του μαγνητικού πεδίου στην περιοχή όπου παράγεται η ακτινοβολία. «Και το κάνουμε αυτό για μεγάλο χρονικό διάστημα, καθώς η μεταλαμπή εξασθενεί και εξελίσσεται, μας παρέχει ένα μοναδικό διαγνωστικό εργαλείο για μελέτες έκρηξης ακτίνων γάμμα», λέει ο Jochen Greiner.
Αν και υπήρχαν προηγούμενες μεμονωμένες μετρήσεις της πόλωσης του οπτικού μεταβολισμού της GRB, δεν έχει γίνει ποτέ λεπτομερής μελέτη για την εξέλιξη της πόλωσης με το χρόνο. Αυτό είναι πράγματι ένα πολύ απαιτητικό έργο, μόνο εφικτό με ένα εξαιρετικά σταθερό όργανο στο μεγαλύτερο τηλεσκόπιο… και ένα επαρκές φωτεινό οπτικό αποτέλεσμα.
Μόλις εντοπίστηκε το GRB 030329, η ομάδα των αστρονόμων στράφηκε στο ισχυρό όργανο FORS1 πολλαπλών τρόπων στο τηλεσκόπιο VLT ANTU. Λήφθηκαν 31 πολυμετρικές παρατηρήσεις σε διάστημα 38 ημερών, επιτρέποντάς τους να μετρήσουν, για πρώτη φορά, τις αλλαγές της πόλωσης μιας οπτικής έκρηξης ακτίνων γάμμα με το χρόνο. Αυτό το μοναδικό σύνολο δεδομένων παρατήρησης τεκμηριώνει τις φυσικές αλλαγές στο απομακρυσμένο αντικείμενο με απαράμιλλη λεπτομέρεια.
Τα δεδομένα τους δείχνουν την παρουσία πόλωσης στο επίπεδο 0,3 έως 2,5% καθ 'όλη τη διάρκεια της περιόδου των 38 ημερών με σημαντική μεταβλητότητα στη δύναμη και τον προσανατολισμό σε χρονικές κλίμακες έως και ώρες. Αυτή η συγκεκριμένη συμπεριφορά δεν έχει προβλεφθεί από καμία από τις μεγάλες θεωρίες.
Δυστυχώς, η πολύπλοκη καμπύλη φωτός αυτού του μεταβολισμού GRB, από μόνη της δεν είναι κατανοητή, αποτρέπει την απλή εφαρμογή των υπαρχόντων μοντέλων πόλωσης. «Αποδεικνύεται ότι η λήψη της κατεύθυνσης του πίδακα και της δομής του μαγνητικού πεδίου δεν είναι τόσο απλή όσο νομίζαμε αρχικά», σημειώνει ο Olaf Reimer, ένα άλλο μέλος της ομάδας. «Όμως, οι ταχείες αλλαγές των ιδιοτήτων πόλωσης, ακόμη και κατά τη διάρκεια ομαλών φάσεων της καμπύλης φωτισμού μετά τη λάμψη, αποτελούν πρόκληση για τη θεωρία του μεταλαμπή».
«Πιθανώς», προσθέτει ο Jochen Greiner, «το συνολικό χαμηλό επίπεδο πόλωσης δείχνει ότι η ισχύς του μαγνητικού πεδίου στις παράλληλες και κάθετες κατευθύνσεις δεν διαφέρει περισσότερο από 10%, υποδηλώνοντας έτσι ένα πεδίο που συνδέεται έντονα με το κινούμενο υλικό. Αυτό είναι διαφορετικό από το πεδίο μεγάλης κλίμακας που απομένει από το αστέρι που εκρήγνυται και το οποίο θεωρείται ότι προκαλεί το υψηλό επίπεδο πόλωσης στις ακτίνες γάμμα. "
Πρωτότυπη πηγή: Δελτίο ειδήσεων ESO
