Resim kredisi: ESO
29 Mart 2003'te NASA’nın Yüksek Enerjili Geçici Gezgini, parlak bir gama ışını patlaması tespit etti ve kısa bir süre sonra dünyanın dört bir yanından teleskoplar nesneye odaklandı; şimdi GRB 030329 olarak adlandırıldı ve 2,6 milyar ışık yılı uzaklıkta olarak ölçüldü. Patlamanın ardıllığını ölçerek, gökbilimciler, hipernova spektrumuna uyduğunu fark ettiler - kendi güneşimizden en az 25 kat daha büyük, aşırı büyük yıldızların patlamaları. Spektrumları eşleştirerek, gökbilimciler gama ışını patlamaları ve çok büyük yıldızların patlamaları arasında bazı bağlantıların olduğuna dair zorlayıcı kanıtlara sahipler.
29 Mart 2003'te, Leo takımyıldızındaki bir gökyüzü bölgesinde NASA'nın Yüksek Enerji Geçici Kaşifi (HETE-II) tarafından çok parlak bir gama ışını patlaması gözlemlendi.
90 dakika içinde, Siding Spring Gözlemevinde (Avustralya) ve ayrıca Japonya'da 40 inçlik bir teleskopla aynı yönde yeni, çok parlak bir ışık kaynağı (“optik gün batımı sonrası kızıllık”) tespit edildi. Gama ışını patlaması tarihe göre GRB 030329 olarak belirlenmiştir.
Ve 24 saat içinde, bu yeni nesnenin ilk, çok ayrıntılı bir spektrumu, ESO Paranal Gözlemevindeki (Şili) 8.2 m'lik VLT KUEYEN teleskopunda UVES yüksek dağılımlı spektrograf ile elde edildi. Mesafenin yaklaşık 2.650 milyon ışık yılı olarak belirlenmesine izin verdi (kırmızıya kayma 0.1685).
Bir sonraki ay boyunca VLT'deki FORS1 ve FORS2 çok modlu enstrümanlarla devam eden gözlemler, uluslararası bir gökbilimciler ekibinin [1], bu gama ışını patlamasının optik ardıl ışığının spektrumundaki değişiklikleri benzersiz bir şekilde belgelemesine izin verdi. Ayrıntılı raporları, "Nature" araştırma dergisinin 19 Haziran sayısında yayınlandı.
Spektrumlar, bilinen en enerjik sınıf olan bir “hipernova” nın süpernova spektrumunun kademeli ve net ortaya çıkışını gösterir. Bunun nedeni, muhtemelen Güneş'ten 25 kat daha ağır olan çok ağır bir yıldızın patlamasıdır. Ölçülen genişleme hızı (30.000 km / sn'den fazla) ve serbest bırakılan toplam enerji, seçili hipernova sınıfında bile olağanüstü yüksekti.
Daha yakın hipernovalarla yapılan bir karşılaştırmadan, gökbilimciler yıldız patlaması anını iyi bir şekilde düzeltebilirler. Gama ışını patlamasının iki gün artı / eksi aralığı içinde olduğu ortaya çıkıyor. Bu eşsiz sonuç, iki olayın doğrudan bağlantılı olduğuna dair zorlayıcı kanıtlar sunmaktadır.
Dolayısıyla bu gözlemler, hipernova patlamasının ve buna bağlı güçlü gama ışını radyasyonunun emisyonunun arkasındaki ortak bir fiziksel süreci göstermektedir. Ekip, büyük olasılıkla, oldukça gelişmiş bir yıldızın (“çöküntü” modeli olarak bilinir) iç bölgesinin neredeyse anlık, simetrik olmayan çöküşünden kaynaklandığı sonucuna varıyor.
29 Mart gama ışını patlaması, kozmolojik gama ışını patlamaları ve çok büyük yıldızların patlamaları arasında doğrudan bir bağlantı olduğuna dair kesin kanıtlar sunarak, astrofizik yıllarına nadir bir “tip tanımlayıcı olay” olarak geçecektir.
Gama Işını Patlamaları nelerdir?
Şu anda en aktif astrofizik alanlarından biri, “gama ışını patlamaları (GRB)” olarak bilinen dramatik olayların incelenmesidir. İlk olarak 1960'ların sonunda, nükleer testlerin gözetimi ve tespiti için başlatılan askeri uyduların etrafında dönen hassas aletler tarafından tespit edildi. Kökeni, Dünya'da değil, uzayda, bu enerjik gama ışınlarının kısa flaşları bir saniyeden birkaç dakikaya kadar sürer.
Büyük gözlemsel çabalara rağmen, sadece son altı yıl içinde bu olayların bazılarının alanlarını kesin bir şekilde belirlemek mümkün hale gelmiştir. 1997'nin başından beri çeşitli X-ışını uydu gözlemevleri tarafından ilişkili X-ışını emisyonunun nispeten doğru konumsal gözlemlerinin paha biçilmez yardımı ile, gökbilimciler şimdiye kadar GRB'lerle ilişkili yaklaşık elli kısa ömürlü optik ışık kaynağı (“optik afterglows”) tanımladılar. ).
Çoğu GRB'nin aşırı büyük (“kozmolojik”) mesafelerde olduğu bulunmuştur. Bu, böyle bir olay sırasında birkaç saniye içinde açığa çıkan enerjinin, 10.000 milyon yıldan fazla ömrü boyunca Güneş'in enerjisinden daha büyük olduğu anlamına gelir. GRB'ler, Evrende bilinen Big Bang'den bu yana en güçlü olaylardır, bkz. ESO PR 08/99 ve ESO PR 20/00.
Son yıllarda, GRB'lerin büyük yıldızların çöküşüne işaret ettiğine dair kanıtlar ortaya çıktı. Bu başlangıçta, alışılmadık bir gama ışını patlamasının süpernova ile muhtemel ilişkisine dayanıyordu (ESO teleskopları ile de keşfedilen “SN 1998bw”, bkz. ESO PR 15/98). GRB'lerin uzak galaksilerde büyük yıldız oluşum bölgeleriyle ilişkisi, daha önceki bazı patlamaların optik ardışıklarında optik süpernova benzeri ışık eğrisi “darbelerine” ilişkin kanıtları ve yeni sentezlenmiş elementlerden spektral imzalar dahil olmak üzere daha fazla ipucu ortaya çıktı. X-ışını gözlemevleri tarafından gözlemlenmiştir.
GRB 030329'un VLT gözlemleri
29 Mart 2003'te (tam olarak 11: 37: 14.67 saat UT'de) NASA'nın Yüksek Enerji Geçici Gezgini (HETE-II) çok parlak bir gama ışını patlaması tespit etti. Siding Bahar Gözlemevinde (Avustralya) 40 inçlik bir teleskopla “optik görüntüden kaçış” ın tanımlanmasının ardından, patlamanın [3] kırmızıya kayması, UVES spektrografı ile elde edilen yüksek dağılımlı bir spektrum vasıtasıyla 0.1685 olarak belirlendi. ESO Paranal Gözlemevi'nde (Şili) 8,2 m VLT KUEYEN teleskopu.
Karşılık gelen mesafe yaklaşık 2.650 milyon ışıkyılıdır. Bu şimdiye kadar tespit edilen en yakın normal GRB'dir, bu nedenle 1960'ların sonlarında ilk GRB'lerin keşfinden bu yana önerilen birçok hipotezi ve modeli test etmek için uzun zamandır beklenen bir fırsat sağlar.
Bu özel amaç ile, ESO lider gökbilimciler ekibi [1] artık ESO Çok Büyük Teleskop (VLT), çok modlu FORS1 ve FORS2 kamera / spektrograflarında iki güçlü enstrümana dönüştü. Bir aylık bir süre boyunca, 1 Mayıs 2003'e kadar, solma nesnesinin spektrumları düzenli bir hızda elde edildi ve uzak nesnedeki fiziksel değişiklikleri eşsiz ayrıntılarla belgeleyen benzersiz bir gözlemsel veri kümesi sağlandı.
Hipernova bağlantısı
Bu spektrumların dikkatli bir çalışmasına dayanarak, gökbilimciler şimdi GRB 030329 olayıyla ilgili yorumlarını 19 Haziran Perşembe günü uluslararası “Nature” dergisinde çıkan bir araştırma makalesinde sunuyorlar. “Çok enerjik bir süpernova Danimarkalı gökbilimci Jens Hjorth başkanlığındaki 17 araştırma enstitüsünden en az 27 yazar olmak üzere 29 Mart 2003 tarihli "gama ışını patlaması" artık GRB ile "hipernova" patlaması arasında artık büyük, çok gelişmiş bir yıldız.
Bu, bir yıldızın aşırı şiddetli patlamasını açığa çıkaran, süpernova tipi bir spektrum zamanıyla kademeli olarak “ortaya çıkmaya” dayanır. 30.000 km / saniyeyi aşan hızlarla (yani, ışık hızının% 10'undan fazlası), çıkarılan malzeme rekor hızda hareket ederek patlamanın muazzam gücüne tanıklık eder.
Hipernovalar nadir görülen olaylardır ve muhtemelen “Wolf-Rayet” tipindeki yıldızların patlamasından kaynaklanmaktadır [4]. Bu WR yıldızları başlangıçta 25 güneş kütlesinin üzerinde bir kütle ile oluşturulmuş ve çoğunlukla hidrojenden oluşmuştur. Şimdi WR-fazlarında, kendilerini dış katmanlarından sıyırmışlar, neredeyse tamamen kısa ömürlerinin önceki aşamasında yoğun nükleer yanma ile üretilen helyum, oksijen ve daha ağır elementlerden oluşurlar.
Jens Hjorth, “Bunu uzun zamandır bekliyorduk” diyor, “bu GRB gerçekten bize eksik bilgileri verdi. Bu çok ayrıntılı spektrumlardan, şimdi bu patlamanın ve muhtemelen diğer uzun gama ışını patlamalarının büyük yıldızların çekirdek çöküşüyle yaratıldığını doğrulayabiliriz. Diğer önde gelen teorilerin çoğu artık olası değil. ”
“Tip tanımlayan bir etkinlik”
Meslektaşı ESO-gökbilimci Palle M? Ller de aynı derecede hoşnut: “İlk başta bizi gerçekten yakalayan şey, GRB'nin ilk gözlemlenmesinden sadece dört gün sonra alınan ilk FORS spektrumunda bulunan süpernova imzalarını açıkça tespit etmemizdi - Biz hiç beklemiyorduk. Giderek daha fazla veri elde ederken, spektral evrimin 1998'de görülen hipernova ile neredeyse tamamen aynı olduğunu fark ettik. Sonra ikisinin benzerliği mevcut süpernova olayının çok kesin bir zamanlamasını belirlememize izin verdi ”.
Gökbilimciler, VLT spektrumlarında belgelenen hipernova patlamasının (SN 2003dh [2] olarak adlandırılır) ve HETE-II tarafından gözlemlenen GRB olayının hemen hemen aynı zamanda gerçekleşmesi gerektiğini belirlediler. Daha fazla ayrıntılandırmaya tabi olarak, en fazla 2 günlük bir fark vardır ve bu nedenle, ikisinin nedensel olarak bağlı olduğundan şüphe yoktur.
NASA'dan Chryssa Kouveliotou, “Süpernova 1998bw iştahımızı kesti, ancak güvenle söyleyebilmemiz 5 yıl daha sürdü, GRB'ler ve SNe arasındaki ilişkiyi çivilenen sigara tabancasını bulduk” dedi. “GRB 030329, GRB'ler için bir tür 'eksik bağlantı' olabilir.”
Sonuç olarak, GRB 030329, yüksek enerjili astrofizikte bir dönüm noktası olarak kaydedilecek nadir bir “tip tanımlayıcı” olaydı.
29 Mart'ta (veya 2.650 milyon yıl önce) gerçekte ne oldu?
Gökbilimciler şimdi okudukları için GRB 030329 ile ilgili tüm hikaye.
Bu patlamadan binlerce yıl önce, hidrojen yakıtı tükenmekte olan çok büyük bir yıldız, dış zarfının çoğunu kaybederek mavimsi bir Wolf-Rayet yıldızına dönüştü [3]. Yıldızın kalıntıları yaklaşık 10 güneş kütlesi değerinde helyum, oksijen ve daha ağır elementler içeriyordu.
Patlamadan önceki yıllarda, Wolf-Rayet yıldızı kalan yakıtı hızla tüketti. Bir anda, bu aniden hipernova / gama ışını patlama olayını tetikledi. Çekirdek, yıldızın dış kısmı bilmeden çöktü. İçinde biriken ve bir biriken madde diski ile çevrili bir kara delik. Birkaç saniye içinde kara delikten bir madde jeti fırlatıldı.
Jet, yıldızın dış kabuğundan geçti ve yeni oluşturulmuş radyoaktif nikel-56'nın içindeki diski üfleyen kuvvetli rüzgarlarıyla birlikte yıldızı parçaladı. Bu paramparça olan hipernova, nikelin varlığı nedeniyle parlak bir şekilde parlıyor. Bu arada, jet yıldızın yakınında malzemeye sürüldü ve yaklaşık 2,650 milyon yıl sonra Dünya'daki gökbilimciler tarafından kaydedilen gama ışını patlaması yarattı. Gama ışınlarının üretimi için ayrıntılı mekanizma hala bir tartışma konusudur, ancak jet ile daha önce yıldızdan atılan madde arasındaki etkileşimlerle veya jetin içindeki iç çarpışmalarla bağlantılıdır.
Bu senaryo, Amerikalı gökbilimci Stan Woosley (California Üniversitesi, Santa Cruz) tarafından 1993'te ve şu anki ekibin bir üyesi tarafından sunulan “çöküş” modelini temsil ediyor ve GRB 030329'un gözlemlerini en iyi şekilde açıklıyor.
“Bu, gama ışını patlama gizeminin artık çözüldüğü anlamına gelmiyor” diyor Woosley. “Artık uzun patlamaların bir çekirdek çöküşü ve bir hipernova içerdiğinden, muhtemelen bir kara delik oluşturduğundan eminiz. Çoğu şüpheci ikna ettik. Ancak henüz iki saniyenin altındaki kısa gama ışını patlamasına neden olan sonuçlara ulaşamıyoruz. ”
Orijinal Kaynak: ESO Haber Bülteni
