Χάρη στον δορυφόρο Swift και πολλά επίγεια οπτικά τηλεσκόπια, οι αστρονόμοι μαθαίνουν περισσότερα για τις λεγόμενες «σκοτεινές» εκρήξεις ακτίνων γάμμα, οι οποίες είναι φωτεινές στις εκπομπές γάμμα και ακτίνων Χ, αλλά με λίγο ή καθόλου ορατό φως. Αυτές οι σκοτεινές εκρήξεις παρέχουν επίσης στους αστρονόμους πληροφορίες για την εύρεση περιοχών σχηματισμού αστεριών που κρύβονται από τη σκόνη. «Η μελέτη μας παρέχει συναρπαστικά στοιχεία ότι ένα μεγάλο κλάσμα σχηματισμού αστεριών στο σύμπαν κρύβεται από σκόνη σε γαλαξίες που δεν φαίνονται διαφορετικά σκονισμένοι», δήλωσε ο Joshua Bloom, αναπληρωτής καθηγητής αστρονομίας στο UC Berkeley και ανώτερος συγγραφέας της μελέτης, ο οποίος παρουσίασε τα ευρήματά του στη συνάντηση της Αμερικανικής Αστρονομικής Εταιρείας στην Καλιφόρνια.
Οι εκρήξεις ακτίνων γάμμα είναι οι μεγαλύτερες εκρήξεις του σύμπαντος, ικανές να παράγουν τόσο πολύ φως που τα επίγεια τηλεσκόπια ανιχνεύουν εύκολα δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά. Ωστόσο, για περισσότερο από μια δεκαετία, οι αστρονόμοι μπερδεύουν τη φύση των λεγόμενων σκοτεινών εκρήξεων, οι οποίες παράγουν ακτίνες γάμμα και ακτίνες Χ, αλλά λίγο ή καθόλου ορατό φως. Αποτελούν περίπου τις μισές εκρήξεις που εντοπίστηκαν από τον δορυφόρο Swift της NASA από την έναρξη του 2004.
Η μελέτη διαπιστώνει ότι οι περισσότεροι συμβαίνουν σε φυσιολογικούς γαλαξίες που ανιχνεύονται από μεγάλα, επίγεια οπτικά τηλεσκόπια.
«Μια πιθανή εξήγηση για σκοτεινές εκρήξεις ήταν ότι συνέβησαν τόσο μακριά, το ορατό τους φως εξαφανίστηκε εντελώς», δήλωσε ο Bloom. Χάρη στην επέκταση του σύμπαντος και την πυκνότερη ομίχλη αερίου υδρογόνου σε αυξανόμενες κοσμικές αποστάσεις, οι αστρονόμοι δεν βλέπουν κανένα ορατό φως από αντικείμενα πάνω από περίπου 12,9 δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά. Μια άλλη πιθανότητα: Οι σκοτεινές εκρήξεις ξέσπασαν σε γαλαξίες με ασυνήθιστα παχιά ποσά διαστρικής σκόνης, που απορρόφησαν το φως μιας έκρηξης αλλά όχι την ακτινοβολία υψηλότερης ενέργειας.
Χρησιμοποιώντας ένα από τα μεγαλύτερα οπτικά τηλεσκόπια στον κόσμο, το Keck I των 10 μέτρων στη Χαβάη, η ομάδα αναζήτησε άγνωστους γαλαξίες στις τοποθεσίες των 14 σκοτεινών εκρήξεων που ανακαλύφθηκαν Swift. «Για έντεκα από αυτές τις εκρήξεις, βρήκαμε έναν εξασθενημένο, κανονικό γαλαξία», δήλωσε ο Daniel Perley, ο μεταπτυχιακός φοιτητής του UC Berkeley που ηγήθηκε της μελέτης. Εάν αυτοί οι γαλαξίες βρίσκονταν σε ακραίες αποστάσεις, ούτε καν το τηλεσκόπιο Keck θα μπορούσε να τους δει.
Οι περισσότερες εκρήξεις ακτίνων γάμμα συμβαίνουν όταν τα τεράστια αστέρια εξαντλούνται από πυρηνικά καύσιμα. Καθώς οι πυρήνες τους καταρρέουν σε μια μαύρη τρύπα ή ένα αστέρι νετρονίων, οι πίδακες αερίου - που οδηγούνται από διαδικασίες που δεν είναι πλήρως κατανοητές - διαπερνούν το αστέρι και εκτοξεύονται στο διάστημα. Εκεί, χτυπούν αέριο που προηγουμένως ρίχτηκε από το αστέρι και το θερμαίνουν, το οποίο δημιουργεί βραχύβιες μεταβολές σε πολλά μήκη κύματος, συμπεριλαμβανομένου του ορατού φωτός.
Η μελέτη δείχνει ότι οι σκοτεινές εκρήξεις πρέπει να είναι παρόμοιες, εκτός από τα σκονισμένα μπαλώματα στους γαλαξίες του ξενιστή τους που κρύβουν το μεγαλύτερο μέρος του φωτός στις μεταλαμπές τους.
Οι αστρονόμοι εξέτασαν 14 εκρήξεις των οποίων το οπτικό φως ήταν πολύ πιο αχνό από το αναμενόμενο ή εντελώς απουσία. Διαπίστωσαν ότι σχεδόν κάθε «σκοτεινή» έκρηξη ακτίνων γάμμα έχει έναν γαλαξία-ξενιστή που μπορεί να ανιχνευθεί από μεγάλα οπτικά τηλεσκόπια.
Ο σχηματισμός αστεριών συμβαίνει σε πυκνά σύννεφα που γεμίζουν γρήγορα με τη σκόνη καθώς τα πιο ογκώδη αστέρια γερνούν γρήγορα και εκρήγνυνται, εκτοξεύοντας τα νέα δημιουργημένα στοιχεία στο διαστρικό μέσο για να δημιουργήσουν νέο σχηματισμό αστεριών. Ως εκ τούτου, οι αστρονόμοι υποθέτουν ότι ένας μεγάλος αριθμός σχηματισμών αστεριών συμβαίνει σε γαλαξίες γεμάτους σκόνη, αν και στην πραγματικότητα μετρά πόση σκόνη έχει δημιουργήσει αυτή η διαδικασία στους πιο απομακρυσμένους γαλαξίες έχει αποδειχθεί εξαιρετικά δύσκολη.
Τα αστέρια σκέφτηκαν να εκραγούν καθώς οι εκρήξεις ακτίνων γάμμα ζουν γρήγορα και πεθαίνουν νέοι. Οι σκοτεινές εκρήξεις μπορεί να αντιπροσωπεύουν αστέρια που δεν παρασύρθηκαν ποτέ μακριά από τα σκονισμένα σύννεφα που τα σχημάτισαν.
Οι εκρήξεις ακτίνων γάμμα έχουν ανιχνευθεί σε μήκη κύματος υπέρυθρων έως 13,1 δισεκατομμύρια έτη φωτός. "Εάν οι εκρήξεις ακτίνων γάμμα ήταν συχνές πριν 13 δισεκατομμύρια χρόνια - λιγότερο από ένα δισεκατομμύριο χρόνια μετά το σχηματισμό του σύμπαντος - θα έπρεπε να εντοπίζουμε μεγάλο αριθμό από αυτά", εξήγησε το μέλος της ομάδας S. Bradley Cenko, επίσης στο UC Berkeley. "Δεν το κάνουμε, κάτι που δείχνει ότι τα πρώτα αστέρια σχηματίστηκαν με λιγότερο φρενίτιδα από ότι προτείνουν ορισμένα μοντέλα."
Οι αστρονόμοι καταλήγουν στο συμπέρασμα ότι λιγότερο από περίπου το 7% των σκοτεινών εκρήξεων μπορεί να συμβαίνουν σε τέτοιες αποστάσεις, και προτείνουν παρατηρήσεις ραδιοφώνου και μικροκυμάτων των νέων γαλαξιών για να κατανοήσουν καλύτερα πώς οι σκονισμένες περιοχές τους εμποδίζουν το φως. Ένα έγγραφο σχετικά με τα ευρήματα έχει υποβληθεί στο The Astronomical Journal.
Πηγή: NASA, UC Berkeley, AAS
