Σύμφωνα με τον αστρονόμο Andrew Levan, υπάρχει ένα παλιό ρητό στη μελέτη των εκρήξεων ακτίνων γάμμα: «Όταν έχετε δει μια έκρηξη ακτίνων γάμμα, έχετε δει… μόνο μια έκρηξη ακτίνων γάμμα. Αυτοί δεν είναι όλα τα ίδια », είπε κατά τη διάρκεια συνέντευξης Τύπου στις 16 Απριλίου συζητώντας την ανακάλυψη ενός πολύ διαφορετικού είδους GRB - ενός τύπου που έρχεται σε μια νέα μακροχρόνια γεύση.
Τρεις από αυτές τις ασυνήθιστες αστρικές εκρήξεις μεγάλης διάρκειας ανακαλύφθηκαν πρόσφατα χρησιμοποιώντας τον δορυφόρο Swift και άλλα διεθνή τηλεσκόπια, και ένα, με το όνομα GRB 111209A, είναι το μεγαλύτερο GRB που παρατηρήθηκε ποτέ, με διάρκεια τουλάχιστον 25.000 δευτερόλεπτα, ή περίπου 7 ώρες.
«Έχουμε παρατηρήσει τη μεγαλύτερη έκρηξη ακτίνων γάμμα στη σύγχρονη ιστορία και πιστεύουμε ότι αυτό το συμβάν προκαλείται από το θάνατο ενός μπλε υπερκείμενου», δήλωσε ο Bruce Gendre, ερευνητής που συνδέεται τώρα με το Γαλλικό Εθνικό Κέντρο Επιστημονικής Έρευνας που ηγήθηκε αυτής της μελέτης ενώ το Κέντρο Δεδομένων Επιστημών της Ιταλικής Υπηρεσίας Διαστήματος στο Frascati της Ιταλίας. «Προκάλεσε την πιο ισχυρή αστρική έκρηξη στην πρόσφατη ιστορία και πιθανότατα από το Big Bang».
Οι αστρονόμοι είπαν ότι αυτά τα τρία GRB αντιπροσωπεύουν μια προηγουμένως μη αναγνωρισμένη τάξη αυτών των αστρικών εκρήξεων, οι οποίες προκύπτουν από τους καταστροφικούς θανάτους των υπεράντιων αστεριών εκατοντάδες φορές μεγαλύτερες από τον Ήλιο μας. Οι GRBs είναι οι πιο φωτεινές και μυστηριώδεις εκρήξεις στο Σύμπαν. Οι εκρήξεις εκπέμπουν κύματα ακτίνων γάμμα - την πιο ισχυρή μορφή φωτός - καθώς και ακτίνες Χ, και παράγουν μεταλαμπές που μπορούν να παρατηρηθούν σε οπτικές και ραδιοενέργειες.
Το Swift, το τηλεσκόπιο Fermi και άλλα διαστημικά σκάφη ανιχνεύουν κατά μέσο όρο περίπου ένα GRB κάθε μέρα. Για το γιατί αυτός ο τύπος GRB δεν έχει εντοπιστεί στο παρελθόν, ο Levan εξήγησε ότι αυτός ο νέος τύπος φαίνεται να είναι δύσκολο να βρεθεί λόγω του πόσο διαρκούν.
"Τα τηλεσκόπια ακτίνων γάμμα συνήθως ανιχνεύουν μια γρήγορη ακίδα και ψάχνετε για μια έκρηξη - πόσες ακτίνες γάμμα προέρχονται από τον ουρανό", δήλωσε ο Λέβαν στο Space Magazine. «Αλλά αυτά τα νέα GRBs καταναλώνουν ενέργεια για μεγάλο χρονικό διάστημα, πάνω από 10.000 δευτερόλεπτα αντί για τα συνηθισμένα 100 δευτερόλεπτα. Επειδή είναι απλωμένο, είναι πιο δύσκολο να εντοπιστεί και μόνο από την έναρξη του Swift έχουμε τη δυνατότητα να δημιουργήσουμε εικόνες GBS σε όλο τον ουρανό. Για να εντοπίσετε αυτό το νέο είδος, πρέπει να προσθέσετε όλο το φως για μεγάλο χρονικό διάστημα. "
Ο Levan είναι αστρονόμος στο Πανεπιστήμιο του Warwick στο Κόβεντρι της Αγγλίας.
Πρόσθεσε ότι αυτά τα μακροχρόνια GRBs ήταν πιθανότατα πιο κοινά στο παρελθόν του Σύμπαντος.
Παραδοσιακά, οι αστρονόμοι έχουν αναγνωρίσει δύο τύπους GRB: σύντομο και μεγάλο, με βάση τη διάρκεια του σήματος ακτίνων γάμμα. Οι μικρές εκρήξεις διαρκούν δύο δευτερόλεπτα ή λιγότερο και πιστεύεται ότι αντιπροσωπεύουν μια συγχώνευση συμπαγών αντικειμένων σε ένα δυαδικό σύστημα, με τους πιθανούς ύποπτους να είναι αστέρια νετρονίων και μαύρες τρύπες. Τα μεγάλα GRB μπορούν να διαρκέσουν οπουδήποτε από μερικά δευτερόλεπτα έως αρκετά λεπτά, με τυπικές χρονικές περιόδους να κυμαίνονται μεταξύ 20 και 50 δευτερολέπτων. Αυτά τα γεγονότα πιστεύεται ότι σχετίζονται με την κατάρρευση ενός άστρου πολλές φορές τη μάζα του Ήλιου και την επακόλουθη γέννηση μιας νέας μαύρης τρύπας.
«Είναι μια πολύ τυχαία διαδικασία και κάθε GRB φαίνεται πολύ διαφορετικό», δήλωσε ο Levan κατά τη διάρκεια της ενημέρωσης. «Όλοι έχουν μια σειρά από διάρκειες και μια σειρά ενεργειών. Θα χρειαστεί πολύ μεγαλύτερο δείγμα για να δούμε αν αυτός ο νέος τύπος έχει περισσότερες πολυπλοκότητες από τις κανονικές εκρήξεις ακτίνων γάμμα. "
Όλα τα GRB δημιουργούν ισχυρά τζετ που ωθούν την ύλη σχεδόν στην ταχύτητα του φωτός σε αντίθετες κατευθύνσεις. Καθώς αλληλεπιδρούν με την ύλη μέσα και γύρω από το αστέρι, οι πίδακες παράγουν μια ακίδα φωτός υψηλής ενέργειας.
Ο Gendre και οι συνάδελφοί του πραγματοποίησαν μια λεπτομερή μελέτη του GRB 111209A, η οποία ξέσπασε στις 9 Δεκεμβρίου 2011, χρησιμοποιώντας δεδομένα ακτίνων γάμμα από το όργανο Konus στο διαστημικό σκάφος Wind της NASA, παρατηρήσεις ακτίνων Χ από το Swift και τον δορυφόρο XMM-Newton της Ευρωπαϊκής Υπηρεσίας Διαστήματος και οπτικά δεδομένα από το ρομποτικό παρατηρητήριο TAROT στη La Silla της Χιλής. Η έκρηξη 7 ωρών είναι μακράν η μεγαλύτερη GRB που έχει καταγραφεί ποτέ.
Ένα άλλο γεγονός, το GRB 101225A, εξερράγη στις 25 Δεκεμβρίου 2010 και παρήγαγε εκπομπές υψηλής ενέργειας για τουλάχιστον δύο ώρες. Στη συνέχεια παρατσούκλι «Χριστουγεννιάτικη έκρηξη», η απόσταση του γεγονότος ήταν άγνωστη, γεγονός που οδήγησε δύο ομάδες να φτάσουν σε ριζικά διαφορετικές φυσικές ερμηνείες. Μια ομάδα κατέληξε στο συμπέρασμα ότι η έκρηξη προκλήθηκε από έναν αστεροειδή ή κομήτη που έπεσε πάνω σε ένα αστέρι νετρονίων μέσα στον δικό μας γαλαξία. Μια άλλη ομάδα διαπίστωσε ότι η έκρηξη ήταν το αποτέλεσμα ενός συμβάντος συγχώνευσης σε ένα εξωτικό δυαδικό σύστημα που βρίσκεται περίπου 3,5 δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά.
«Γνωρίζουμε τώρα ότι η έκρηξη των Χριστουγέννων έλαβε χώρα πολύ πιο μακριά, περισσότερο από τη μέση του παρατηρήσιμου σύμπαντος, και κατά συνέπεια ήταν πολύ πιο ισχυρή από ό, τι φαντάστηκαν αυτοί οι ερευνητές», δήλωσε ο Levan.
Χρησιμοποιώντας το Βόρειο Τηλεσκόπιο Δίδυμοι στη Χαβάη, ο Λέβαν και η ομάδα του απέκτησαν ένα φάσμα του αμυδρού γαλαξία που φιλοξένησε την έκρηξη των Χριστουγέννων. Αυτό επέτρεψε στους επιστήμονες να εντοπίσουν τις γραμμές εκπομπών οξυγόνου και υδρογόνου και να προσδιορίσουν πόσο αυτές οι γραμμές μετατοπίστηκαν σε χαμηλότερες ενέργειες σε σύγκριση με την εμφάνισή τους σε εργαστήριο. Αυτή η διαφορά, γνωστή στους αστρονόμους ως κόκκινη μετατόπιση, τοποθετεί την έκρηξη περίπου 7 δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά.
Η ομάδα του Levan εξέτασε επίσης το 111209A και το πιο πρόσφατο ριπή 121027A, το οποίο εξερράγη στις 27 Οκτωβρίου 2012. Όλα δείχνουν παρόμοιες εκπομπές ακτίνων Χ, υπεριώδους και οπτικής και όλα προέκυψαν από τις κεντρικές περιοχές των συμπαγών γαλαξιών που σχηματίζουν ενεργά αστέρια. Οι αστρονόμοι κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι και τα τρία GRB αποτελούν ένα νέο είδος GRB, το οποίο αποκαλούν «εξαιρετικά μεγάλες» εκρήξεις.
«Τα εξαιρετικά μακρά GRBs προέρχονται από πολύ μεγάλα αστέρια», είπε ο Levan, «ίσως τόσο μεγάλο όσο η τροχιά του Δία. Επειδή το υλικό που πέφτει στη μαύρη τρύπα από την άκρη του αστεριού πρέπει να πέσει περισσότερο, χρειάζεται περισσότερο χρόνο για να φτάσει εκεί. Επειδή χρειάζεται περισσότερο χρόνο για να φτάσει εκεί, τροφοδοτεί το τζετ για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα, δίνοντάς του χρόνο να ξεφύγει από το αστέρι. "
Ο Levan είπε ότι τα αστέρια Wolf-Rayet ταιριάζουν καλύτερα στην περιγραφή. «Γεννιούνται με πάνω από 25 φορές τη μάζα του Ήλιου, αλλά καίγονται τόσο ζεστά που απομακρύνουν το βαθύ, εξώτατο στρώμα υδρογόνου τους ως εκροή που ονομάζουμε αστρικό άνεμο», είπε. Η απομάκρυνση της ατμόσφαιρας του αστεριού αφήνει ένα αντικείμενο αρκετά τεράστιο για να σχηματίσει μια μαύρη τρύπα, αλλά αρκετά μικρό ώστε οι πίδακες σωματιδίων να τρυπήσουν σε όλη τη διάρκεια σε περιόδους τυπικούς των μεγάλων GRBs
Ο John Graham και ο Andrew Fruchter, και οι δύο αστρονόμοι στο Διαστημικό Τηλεσκόπιο Επιστημονικό Ινστιτούτο στη Βαλτιμόρη, παρείχαν λεπτομέρειες ότι αυτά τα μπλε υπερκείμενα περιέχουν σχετικά μέτριες ποσότητες στοιχείων βαρύτερα από το ήλιο, τα οποία οι αστρονόμοι αποκαλούν μέταλλα. Αυτό ταιριάζει σε ένα φαινομενικό κομμάτι του παζλ, ότι αυτά τα εξαιρετικά μακρά GRBs φαίνεται να έχουν ισχυρή εγγενή προτίμηση για περιβάλλοντα χαμηλής μεταλλικότητας που περιέχουν μόνο ίχνη στοιχείων εκτός του υδρογόνου και του ηλίου.
«Τα GRB μεγάλης διάρκειας μεγάλης διάρκειας υπάρχουν αλλά είναι σπάνια», δήλωσε ο Graham. «Εμφανίζονται περίπου στο 1/25 του ρυθμού (ανά μονάδα σχηματισμού αστεριών) των γεγονότων χαμηλής μεταλλικότητας. Αυτά είναι καλά νέα για εμάς εδώ στη Γη, καθώς η πιθανότητα αυτού του τύπου GRB να βγει στον δικό μας γαλαξία είναι πολύ μικρότερη από ό, τι πιστεύαμε προηγουμένως. "
Οι αστρονόμοι συζήτησαν τα ευρήματά τους την Τρίτη στο Συμπόσιο έκρηξης ακτίνων γάμμα Huntsville του 2013 στο Νάσβιλ της Τενετίας, μια συνάντηση που χρηματοδοτήθηκε εν μέρει από το Πανεπιστήμιο της Αλαμπάμα στο Huntsville και τις αποστολές του διαστημικού τηλεσκοπίου της Swift και Fermi Gamma-ray της NASA. Τα ευρήματα του Gendre εμφανίζονται στην έκδοση The Astrophysical Journal στις 20 Μαρτίου.
Χαρτί: "Η εξαιρετικά μεγάλη έκρηξη Gamma-Ray 111209A: Η κατάρρευση ενός μπλε Supergiant;" Β. Genre et al.
Χαρτί: «Η Μετατροπή των LGRBs των μετάλλων». J. F. Graham και A. S. Fruchter.
Πηγές: Teleconference, NASA, University of Warwick, CNRS
