Το M15 διαθέτει ένα σύστημα διπλού αστεριού νετρονίων που τελικά θα συγχωνευθεί βίαια. Πιστωτική εικόνα: NOAO Επιλέξτε για μεγέθυνση
Οι εκρήξεις ακτίνων γάμμα είναι οι πιο ισχυρές εκρήξεις στο σύμπαν, εκπέμποντας τεράστιες ποσότητες ακτινοβολίας υψηλής ενέργειας. Για δεκαετίες η καταγωγή τους ήταν ένα μυστήριο. Οι επιστήμονες πιστεύουν τώρα ότι καταλαβαίνουν τις διαδικασίες που προκαλούν εκρήξεις ακτίνων γάμμα. Ωστόσο, μια νέα μελέτη του Jonathan Grindlay του Κέντρου Αστροφυσικής Harvard-Smithsonian (CfA) και των συναδέλφων του, Simon Portegies Zwart (Αστρονομικό Ινστιτούτο, Ολλανδία) και Stephen McMillan (Πανεπιστήμιο Drexel), προτείνει μια πηγή που αγνοήθηκε προηγουμένως για κάποιο γάμμα- εκρήξεις ακτίνων: αστρικές συναντήσεις σε σφαιρικές συστάδες.
"Όσο το ένα τρίτο όλων των μικρών εκρήξεων ακτίνων γάμμα που παρατηρούμε μπορεί να προέρχονται από τη συγχώνευση των αστεριών νετρονίων σε σφαιρικές συστάδες", δήλωσε ο Grindlay.
Οι εκρήξεις ακτίνων γάμμα (GRB) έρχονται σε δύο ξεχωριστές «γεύσεις». Ορισμένα διαρκούν έως και ένα λεπτό ή ακόμα περισσότερο. Οι αστρονόμοι πιστεύουν ότι αυτά τα μεγάλα GRB δημιουργούνται όταν ένα τεράστιο αστέρι εκρήγνυται σε μια υπερήβα. Άλλες ριπές διαρκούν μόνο ένα κλάσμα του δευτερολέπτου. Οι αστρονόμοι θεωρούν ότι τα σύντομα GRB προέρχονται από τη σύγκρουση δύο αστεριών νετρονίων, ή ενός αστεριού νετρονίων και μιας μαύρης τρύπας.
Τα περισσότερα συστήματα αστεριών διπλού νετρονίου προκύπτουν από την εξέλιξη δύο τεράστιων αστεριών που βρίσκονται ήδη σε τροχιά μεταξύ τους. Η φυσική διαδικασία γήρανσης θα αναγκάσει και τα δύο να γίνουν αστέρια νετρονίων (εάν ξεκινούν με μια δεδομένη μάζα), τα οποία στη συνέχεια περιστρέφονται μαζί για εκατομμύρια ή δισεκατομμύρια χρόνια μέχρι να συγχωνευθούν και να απελευθερώσουν μια έκρηξη ακτίνων γάμμα.
Η έρευνα του Grindlay δείχνει μια άλλη πιθανή πηγή σύντομων GRBs - σφαιρικές ομάδες. Τα σφαιρικά σμήνη περιέχουν μερικά από τα παλαιότερα αστέρια του σύμπαντος που είναι στριμωγμένα σε ένα στενό χώρο μόνο λίγα έτη φωτός. Τέτοια στενά τετράγωνα προκαλούν πολλές στενές αστρικές συναντήσεις, μερικές από τις οποίες οδηγούν σε ανταλλαγή αστεριών. Εάν ένα αστέρι νετρονίων με έναν αστρικό σύντροφο (όπως ένας λευκός νάνος ή αστέρι κύριας ακολουθίας) ανταλλάξει τον σύντροφό του με ένα άλλο αστέρι νετρονίων, το προκύπτον ζεύγος αστεριών νετρονίων τελικά θα περιστραφεί μαζί και θα συγκρουστεί εκρηκτικά, δημιουργώντας μια έκρηξη ακτίνων γάμμα.
«Βλέπουμε αυτά τα πρόδρομα συστήματα, που περιέχουν ένα αστέρι νετρονίων με τη μορφή pulsar χιλιοστών του δευτερολέπτου, σε όλη τη θέση σε σφαιρικά σμήνη», δήλωσε ο Grindlay. «Επιπλέον, τα σφαιρικά σμήνη είναι τόσο στενά συσκευασμένα που έχετε πολλές αλληλεπιδράσεις. Είναι ένας φυσικός τρόπος για τη δημιουργία συστημάτων διπλού αστεριού νετρονίων. "
Οι αστρονόμοι πραγματοποίησαν περίπου 3 εκατομμύρια προσομοιώσεις υπολογιστών για να υπολογίσουν τη συχνότητα με την οποία μπορούν να σχηματιστούν συστήματα με διπλά αστέρια νετρονίων σε σφαιρικά σμήνη. Γνωρίζοντας πόσα έχουν σχηματιστεί κατά την ιστορία του γαλαξία και περίπου πόσο καιρό χρειάζεται για τη συγχώνευση ενός συστήματος, τότε καθορίζουν τη συχνότητα των μικρών εκρήξεων ακτίνων γάμμα που αναμένονται από τα δυαδικά σφαιρικά σμήνη. Υπολογίζουν ότι μεταξύ 10 και 30 τοις εκατό όλων των μικρών εκρήξεων ακτίνων γάμμα που παρατηρούμε μπορεί να προκύψουν από τέτοια συστήματα.
Αυτή η εκτίμηση λαμβάνει υπόψη μια περίεργη τάση που αποκαλύφθηκε από πρόσφατες παρατηρήσεις GRB. Συγχωνεύσεις και συνεπώς εκρήξεις από τα λεγόμενα δυαδικά αστέρια νετρονίων - συστήματα που δημιουργήθηκαν από δύο τεράστια αστέρια που σχηματίστηκαν μαζί και πέθαναν μαζί - εκτιμάται ότι συμβαίνουν 100 φορές πιο συχνά από ό, τι εκρήξεις από τα δυαδικά σφαιρικά σμήνη. Ωστόσο, οι μικρές μικρές GRB που έχουν εντοπιστεί με ακρίβεια τείνουν να προέρχονται από γαλαξιακά φωτοστέφανα και πολύ παλιά αστέρια, όπως αναμενόταν για σφαιρικά σμήνη.
«Υπάρχει ένα μεγάλο πρόβλημα τήρησης βιβλίων εδώ», είπε ο Grindlay.
Για να εξηγήσει την απόκλιση, ο Grindlay προτείνει ότι οι ριπές από τα δυαδικά αρχεία του δίσκου είναι πιθανό να είναι πιο δύσκολο να εντοπιστούν επειδή τείνουν να εκπέμπουν ακτινοβολία σε στενότερες εκρήξεις ορατές από λιγότερες κατευθύνσεις. Η στενότερη «ακτινοβολία» μπορεί να προκύψει από συγκρουόμενα αστέρια των οποίων οι περιστροφές είναι ευθυγραμμισμένες με την τροχιά τους, όπως αναμενόταν για δυαδικά αρχεία που ήταν μαζί από τη στιγμή της γέννησής τους. Τα αστέρια που ενώθηκαν πρόσφατα, με τους τυχαίους προσανατολισμούς τους, ενδέχεται να εκπέμπουν ευρύτερες εκρήξεις όταν συγχωνεύονται.
"Πιο σύντομα GRB προέρχονται πιθανώς από συστήματα δίσκων - απλά δεν τα βλέπουμε όλα", εξήγησε ο Grindlay.
Μόνο περίπου μισή δωδεκάδα μικρών GRB εντοπίστηκαν με ακρίβεια από δορυφόρους ακτίνων γάμμα πρόσφατα, καθιστώντας δύσκολη την ενδελεχή μελέτη. Καθώς συγκεντρώνονται περισσότερα παραδείγματα, οι πηγές σύντομων GRBs θα πρέπει να γίνουν πολύ καλύτερα κατανοητές.
Η εφημερίδα που ανακοίνωσε αυτό το εύρημα δημοσιεύθηκε στο διαδικτυακό τεύχος της Φυσικής Φύσης στις 29 Ιανουαρίου. Είναι διαθέσιμο στο διαδίκτυο στη διεύθυνση http://www.nature.com/nphys/index.html και σε μορφή προτύπωσης στη διεύθυνση http://arxiv.org/abs/astro-ph/0512654.
Με έδρα το Cambridge, Mass., Το Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) είναι μια κοινή συνεργασία μεταξύ του Smithsonian Astrophysical Observatory και του Harvard College Observatory. Οι επιστήμονες της CfA, οργανωμένοι σε έξι ερευνητικά τμήματα, μελετούν την προέλευση, την εξέλιξη και την τελική μοίρα του σύμπαντος.
Αρχική πηγή: Δελτίο ειδήσεων CfA
