Η ακολουθία της ζωής των αστεριών, που τελειώνει με το σχηματισμό μιας μαύρης τρύπας. Πιστωτική εικόνα: Nicolle Rager Fuller / NSF Επιλέξτε για μεγέθυνση
Λίγες εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια μετά το Big Bang, ένα τεράστιο αστέρι εξάντλησε τα καύσιμα του, κατέρρευσε ως μαύρη τρύπα και εξερράγη ως έκρηξη ακτίνας γάμμα. Η ακτινοβολία από αυτό το καταστροφικό συμβάν έχει φτάσει μόνο στη Γη και οι αστρονόμοι τη χρησιμοποιούν για να κοιτάξουν πίσω στις πρώτες στιγμές του Σύμπαντος. Η έκρηξη, που ονομάστηκε GRB 050904, παρατηρήθηκε από τον δορυφόρο Swift της NASA στις 4 Σεπτεμβρίου 2005. Ένα ασυνήθιστο πράγμα για αυτή την έκρηξη είναι ότι διήρκεσε 500 δευτερόλεπτα - τα περισσότερα έχουν τελειώσει σε ένα κλάσμα εκείνης της εποχής.
Προήλθε από την άκρη του ορατού σύμπαντος, την πιο μακρινή έκρηξη που ανιχνεύτηκε ποτέ.
Στο τεύχος αυτής της εβδομάδας, οι επιστήμονες του Πανεπιστημίου Penn State και οι αμερικανοί και ευρωπαίοι συνάδελφοί τους συζητούν πώς αυτή η έκρηξη, που ανιχνεύθηκε στις 4 Σεπτεμβρίου 2005, ήταν το αποτέλεσμα μιας τεράστιας αστερίας που κατέρρευσε σε μια μαύρη τρύπα.
Η έκρηξη, που ονομάζεται έκρηξη ακτίνων γάμμα, προέρχεται από μια εποχή αμέσως μετά τον πρώτο σχηματισμό αστεριών και γαλαξιών, περίπου 500 εκατομμύρια έως 1 δισεκατομμύριο χρόνια μετά το Big Bang. Το σύμπαν είναι τώρα 13,7 δισεκατομμύρια χρόνια, οπότε η έκρηξη του Σεπτεμβρίου χρησιμεύει ως ανιχνευτής για τη μελέτη των συνθηκών του πρώιμου σύμπαντος.
"Αυτό ήταν ένα τεράστιο αστέρι που έζησε γρήγορα και πέθανε νέος", δήλωσε ο David Burrows, ανώτερος επιστήμονας και καθηγητής αστρονομίας και αστροφυσικής στο Penn State, συν-συγγραφέας σε μία από τις τρεις αναφορές για αυτήν την έκρηξη που δημοσιεύτηκε αυτήν την εβδομάδα στο Nature. "Αυτό το αστέρι ήταν πιθανώς πολύ διαφορετικό από το είδος που βλέπουμε σήμερα, τον τύπο που θα μπορούσε να υπήρχε μόνο στο πρώιμο σύμπαν."
Η έκρηξη, που ονομάστηκε GRB 050904 μετά την ημερομηνία εντοπισμού της, εντοπίστηκε από τον δορυφόρο Swift της NASA, ο οποίος λειτουργεί από την Penn State. Η Swift παρείχε τις συντεταγμένες ριπής, έτσι ώστε άλλοι δορυφόροι και επίγεια τηλεσκόπια να μπορούν να παρατηρήσουν την έκρηξη. Οι ριπές διαρκούν συνήθως μόνο 10 δευτερόλεπτα, αλλά η μεταλαμπή θα παραμείνει για μερικές ημέρες.
Το GRB 050904 προήλθε 13 δισεκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη, που σημαίνει ότι συνέβη πριν από 13 δισεκατομμύρια χρόνια, γιατί χρειάστηκε τόσο πολύς χρόνος για να φτάσει το φως. Οι επιστήμονες έχουν εντοπίσει λίγα αντικείμενα πάνω από 12 δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά, οπότε η έκρηξη είναι εξαιρετικά σημαντική για την κατανόηση του σύμπαντος πέρα από την εμβέλεια των μεγαλύτερων τηλεσκοπίων.
«Επειδή η έκρηξη ήταν πιο φωτεινή από ένα δισεκατομμύριο ήλιους, πολλά τηλεσκόπια θα μπορούσαν να το μελετήσουν ακόμη και από μια τόσο μεγάλη απόσταση», δήλωσε ο Burrows, του οποίου η ανάλυση επικεντρώνεται κυρίως σε δεδομένα Swift από τα τρία τηλεσκόπια του, καλύπτοντας μια σειρά ακτίνων-γ, ακτίνων Χ , και μήκη κύματος υπεριώδους / οπτικού, αντίστοιχα. Ο Burrows είναι ο κύριος επιστήμονας για το τηλεσκόπιο ακτίνων Χ της Swift.
Η ομάδα Swift βρήκε πολλά μοναδικά χαρακτηριστικά στο GRB 050904. Η έκρηξη είχε μεγάλη διάρκεια περίπου 500 δευτερόλεπτα - και το πίσω άκρο της έκρηξης παρουσίασε πολλαπλές αναλαμπές. Αυτά τα χαρακτηριστικά υποδηλώνουν ότι η πρόσφατα δημιουργημένη μαύρη τρύπα δεν σχηματίστηκε αμέσως, όπως πιστεύουν ορισμένοι επιστήμονες, αλλά μάλλον ήταν ένα μακρύτερο, χαοτικό γεγονός.
Οι πιο στενές εκρήξεις ακτίνων γάμμα δεν έχουν τόσο έντονη εξάπλωση, πράγμα που σημαίνει ότι οι πρώτες μαύρες τρύπες μπορεί να έχουν σχηματιστεί διαφορετικά από αυτές της σύγχρονης εποχής, είπε ο Burrows. Η διαφορά θα μπορούσε να είναι επειδή τα πρώτα αστέρια ήταν πιο ογκώδη από τα σύγχρονα αστέρια. Ή, θα μπορούσε να είναι το αποτέλεσμα του περιβάλλοντος του πρώιμου σύμπαντος όταν τα πρώτα αστέρια άρχισαν να μετατρέπουν το υδρογόνο και το ήλιο (που δημιουργήθηκε στο Big Bang) σε βαρύτερα στοιχεία.
Το GRB 050904, στην πραγματικότητα, δείχνει ενδείξεις βαρύτερων στοιχείων που κόπηκαν πρόσφατα, σύμφωνα με δεδομένα από επίγεια τηλεσκόπια. Αυτή η ανακάλυψη είναι το αντικείμενο ενός δεύτερου άρθρου της Φύσης από μια ιαπωνική ομάδα με επικεφαλής τον Nobuyuki Kawai στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας του Τόκιο.
Το GRB 050904 παρουσίασε επίσης διαστολή χρόνου, αποτέλεσμα της τεράστιας επέκτασης του σύμπαντος κατά τα 13 δισεκατομμύρια χρόνια που πήρε το φως για να φτάσει στη Γη. Αυτή η διαστολή έχει ως αποτέλεσμα το φως να εμφανίζεται πολύ πιο κόκκινο από ό, τι όταν εκπέμπεται κατά την έκρηξη και επίσης μεταβάλλει την αντίληψή μας για το χρόνο σε σύγκριση με το εσωτερικό ρολόι της έκρηξης.
Αυτοί οι παράγοντες λειτουργούσαν υπέρ των επιστημόνων. Η ομάδα του Penn State γύρισε τα όργανα της Swift στην έκρηξη περίπου 2 λεπτά μετά την έναρξη της εκδήλωσης. Η έκρηξη, ωστόσο, εξελίχθηκε σαν να ήταν σε αργή κίνηση και ήταν μόλις περίπου 23 δευτερόλεπτα στην έκρηξη. Έτσι οι επιστήμονες μπορούσαν να δουν την έκρηξη σε πολύ πρώιμο στάδιο.
Μόνο ένα άλλο αντικείμενο - ένα κβάζαρ - έχει ανακαλυφθεί σε μεγαλύτερη απόσταση. Ωστόσο, ενώ τα κβάζαρ είναι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες που περιέχουν τη μάζα δισεκατομμυρίων αστεριών, αυτή η έκρηξη προέρχεται από ένα μόνο αστέρι. Η ανίχνευση του GRB 050904 επιβεβαιώνει ότι τεράστια αστέρια αναμειγνύονται με τα παλαιότερα κβάζαρ. Επιβεβαιώνει επίσης ότι ακόμα περισσότερες εκρήξεις μακρινών αστεριών – ίσως από τα πρώτα αστέρια, λένε οι θεωρητικοί– μπορούν να μελετηθούν μέσω ενός συνδυασμού παρατηρήσεων με το Swift και άλλα τηλεσκόπια παγκόσμιας κλάσης.
«Σχεδιάσαμε το Swift για να αναζητήσουμε αχνές εκρήξεις που προέρχονται από την άκρη του σύμπαντος», δήλωσε ο Neil Gehrels του NASA Goddard Space Flight Center στο Greenbelt, Maryland, κύριος ερευνητής του Swift. «Τώρα έχουμε ένα και είναι συναρπαστικό. Για πρώτη φορά, μπορούμε να μάθουμε για μεμονωμένα αστέρια από την αρχή του χρόνου. Υπάρχουν σίγουρα πολλά περισσότερα εκεί έξω. "
Το Swift κυκλοφόρησε τον Νοέμβριο του 2004 και τέθηκε σε πλήρη λειτουργία τον Ιανουάριο του 2005. Το Swift φέρει τρία βασικά όργανα: το τηλεσκόπιο ειδοποίησης έκρηξης, το τηλεσκόπιο ακτίνων Χ και το τηλεσκόπιο υπεριώδους / οπτικού. Ο ανιχνευτής ακτίνων γάμμα της Swift, το τηλεσκόπιο Burst Alert, παρέχει τη γρήγορη αρχική τοποθεσία, χτίστηκε κυρίως από το διαστημικό κέντρο πτήσης Goddard της NASA στο Εθνικό Εργαστήριο Greenbelt και Los Alamos και κατασκευάστηκε στο GSFC. Το τηλεσκόπιο ακτίνων X και το τηλεσκόπιο UV / Optical Swift αναπτύχθηκαν και κατασκευάστηκαν από διεθνείς ομάδες με επικεφαλής την Penn State και αξιοποίησαν σε μεγάλο βαθμό την εμπειρία κάθε ιδρύματος με προηγούμενες διαστημικές αποστολές. Το τηλεσκόπιο ακτίνων Χ προέκυψε από τη συνεργασία του Penn State με το Πανεπιστήμιο του Λέστερ στην Αγγλία και το Αστρονομικό Παρατηρητήριο Brera στην Ιταλία. Το υπεριώδες / οπτικό τηλεσκόπιο προέκυψε από τη συνεργασία της Penn State με το εργαστήριο διαστημικής επιστήμης Mullard του University College-London. Αυτά τα τρία τηλεσκόπια δίνουν στο Swift τη δυνατότητα να κάνει σχεδόν άμεσες παρατηρήσεις παρακολούθησης των περισσότερων εκρήξεων ακτίνων γάμμα, επειδή το Swift μπορεί να περιστραφεί τόσο γρήγορα για να δείξει προς την πηγή του σήματος ακτίνων γάμμα.
Αρχική πηγή: Δελτίο ειδήσεων PSU
