Temné gama záření prasklo GRB020819. Obrazový kredit: Keck. Klikni pro zvětšení.
Prakticky všechno, co víme o vesmíru, k nám přichází prostřednictvím světla. Na rozdíl od hmoty je světlo jedinečně vhodné k cestování obrovskými vzdálenostmi přes vesmír k našim nástrojům. Většina astronomických jevů je však perzistentní a opakovatelná - můžeme se na ně spolehnout, že se budou „dlouhodobě zdržovat“ nebo se „pravidelně vracejí“. To však neplatí pro záblesky gama paprsků (GRB) - ty záhadné kosmologické události, které přeplňují fotony (a subatomární částice) nesmyslně vysokou úrovní energie.
K první detekované nebeské GRB došlo během sledování smlouvy o jaderných zbraních v roce 1967. Tato událost vyžadovala roky analýzy, než byl potvrzen její mimozemský původ. Po tomto objevu byly zavedeny primitivní metody triangulace pomocí detektorů umístěných na různých kosmických sondách v meziplanetární síti (IPN). Takové metody vyžadovaly velké množství křupání a znemožnily okamžité sledování pomocí pozemských nástrojů. Navzdory zpožděním došlo ke katalogizaci stovek zdrojů gama paprsků. V dnešní době - i při používání internetu - by stále vyžadovalo několik dní, než bude reagovat pomocí detekce typu IPN.
To vše se začalo měnit v roce 1991, když NASA vložila do vesmíru hvězdnou hvězdu Compton Gamma Ray Observatory (CGRO) pomocí kosmického raketoplánu Atlantis jako součást svého programu „Velké observatoře“. Během čtyř měsíců po prozkoumání oblohy CGRO objasnilo astronomům, že vesmír podstoupil sporadické a široce distribuované paroxysmy gama paprsků téměř denně - paroxysmy způsobené kataklyzmatickými událostmi, které vrhají obrovské množství gama a jiného vysokoenergetického záření napříč propast časoprostoru.
CGRO však mělo jedno hlavní omezení - ačkoli dokázalo rychle detekovat gama paprsky a varovat astronomy rychle, nebylo to zvlášť přesné, pokud se takové události ve vesmíru odehrály. Kvůli tomuto velkému „chybovému kruhu“ nemohli astronomové lokalizovat viditelné světlo „dosvitu“ takových událostí. Přes toto omezení CGRO pokračoval v detekci stovek nepřetržitých, periodických a epizodických zdrojů gama paprsků - včetně supernov, pulsarů, černých děr, kvasarů a dokonce i samotné Země! Mezitím CGRO také objevilo něco netušeného - určité pulsary fungovaly jako úzkopásmové vysílače paprsků gama bez doprovodného viditelného světla - a v nich ležel první smysl „tmavých“ GRB astronomů.
Dnes víme, že „temné pulsary“ nejsou jediným „temným“ zdrojem gama paprsků ve vesmíru. Astronomové určili, že některé malé části epizodických (pouze jednorázových) GRB jsou také ve viditelném světle nízké, a stejně jako kdokoli, kdo je lechtivý neobvyklým a nevysvětlitelným, chtějí vědět proč. Ve skutečnosti jsou GRB tak jedinečné, že fanoušci mohou často slyšet, když řekli: „Když jste viděli jednu GRB, viděli jste jednu GRB“.
Prvním satelitem, který zjednodušil optickou detekci dosvitu GRB, byl BeppoSAX. BeppoSAX, vyvinutý italskou kosmickou agenturou v polovině 90. let, byl spuštěn 30. dubna 1996 od Cape Canaveral a nadále detekoval a určoval zdroje rentgenové emise do roku 2002. Chybový kruh BeppoSax byl dostatečně malý, aby umožnil optickým astronomům rychle vystopovat mnoho GRB dosažené výsledky pro detailní studium ve viditelném světle pomocí pozemských přístrojů.
BeppoSAX znovu vstoupil do zemské atmosféry 29. dubna 2003, ale do této doby bylo nahrazení NASA (HETE-2, High Energy Transient Explorer-2) již několik let na stanici na nízké oběžné dráze. Přístroj je na HETE-2 (jeho první inkarnace HETE nedokázala oddělit se od třetí fáze jeho Pegasus rakety v roce 1996) rozšířil rozsah rentgenové detekce a poskytoval ještě přísnější chybové kruhy - jen věc astronomové potřebovali zlepšit jejich čas odezvy v lokalizace dosvitu GRB.
O dva roky a několik měsíců později (pondělí 19. srpna 2002) HETE-2 vydal zvonky a píšťalky, protože někde poblíž hlavy souhvězdí Pisces the Fishes byl detekován silný zdroj gama paprsků. Tato událost (označená jako GRB 020819) způsobila, že řada astronomických observatoří začala zaznamenávat fotony s vysokofrekvenčním, blízkým infračerveným světlem a viditelným světlem ve snaze zjistit, kde přesně se událost vyskytla, a pomoci pochopit jev, který ji řídí.
Podle příspěvku „Radio dosvit a hostitelská galaxie Temného GRB 020819“ zveřejněného 2. května 2005 mezinárodním týmem vyšetřovatelů (včetně Pall Jakobssona z institutu Niels Bohr, Kodaň Dánsko, který tento článek dokázal), do 4 hodin od detekce 1 metr dalekohledu Siding Spring Observatory (SSO) v Austrálii byl přeměněn na oblast vesmíru menší než 1/7 zdánlivého průměru měsíce. O 13 hodin později, druhý, o něco větší nástroj - jednotka 1,5 metru P60 v Mt. Palomar - také se připojil k pronásledování. Ani jeden nástroj - i přes zachycení světla tak slabého jako velikost 22 - nezachytil pro tuto oblast vesmíru nic neobvyklého. Velká a extrémně fotogenická magnituda s čelní spirálovou galaxií o velikosti 19,5 mm však pěkně spadla do dosahu jejich nástrojů.
O patnáct dní později, 10 metrů Keck ESI nástroj na Mauna Kea, Havaj zobrazoval stejnou oblast v modrém a červeném světle dolů na velikost 26,9. V této optické hloubce bylo vidět 3 “oblouk” velikosti 24 (podezřelý z oblasti tvorby hvězd HII) 3 sekundy na sever od spirálové galaxie. Poslední pokus odhalit cokoli dalšího byl učiněn 1. ledna 2003 - opět pomocí metru Keck 10. V optickém světle vycházejícím z oblasti GRB 020819 nebyla pozorována žádná změna. To vše potvrdilo, že žádný viditelný dosvit doprovázel výbuch gama paprsku detekovaný HETE-2 asi před 134 dny. Vyšetřovací tým měl „temný paprsek gama paprsku“. Později přijde úkol přijít na to, co to sakra to bylo - nebo alespoň nebylo ...
Pravidelně v průběhu cyklu optické a blízké infračervené inspekce byla oblast shluku sledována v rádiových vlnových frekvencích. Pomocí VLA (Very Large Array - sestávající z 27 Y-konfigurovaných 25 metrových misek umístěných padesát mil západně od Socorro v Novém Mexiku) se týmu podařilo zachytit zmenšující se stopu 8,48 GHz záření a identifikovat jeho národní prostředí.
První rádiové vlny z GRB 020819 byly shromážděny 1,75 dní po varování HETE-2. V den 157 se úrovně energie rf sloučily do bodu, kdy zdroj již nemohl být sebevědomě viděn. Do této doby však byla jeho poloha označena jako „blob“ tři obloukové sekundy severně od jádra dříve nezmapované spirální galaxie. Bohužel - kvůli jeho slabosti - nemohla být vzdálenost ke sklu samotná stanovena spektrograficky - ale bylo zjištěno, že galaxie leží asi 6,2 BLY daleko a těší se „vysoké důvěře“, pokud jde o vztah se zdrojem.
V důsledku těchto výzkumů se astronomové nyní stále více učí o třídě kataklyzmatických událostí, které vedou k masivním tokům fotonů s vysokou a nízkou energií, zatímco téměř úplně přeskakují střední frekvence - jako je ultrafialové, viditelné a téměř infračervené světlo. Existuje něco, co by to mohlo vysvětlit?
Na základě poučení z GRB 020819 tým prozkoumal tři modely ohnivých koulí, jak by mohly nastat tmavé GRB. Ze tří (rovnoměrná expanze plynů s vysokou energií na homogenní médium, rovnoměrná expanze na stratifikované médium a kolimovaný paprsek pronikající do každého typu média), nejlépe vyhovovala chování GRB 020819 rovnoměrné expanzi plynů s vysokou energií do homogenního média jiných plynů (model, který poprvé navrhl astrofyzik R. Sari a kol. v roce 1998). Předností tohoto modelu izotropní expanze je (podle slov vyšetřujícího týmu), že „musí být použito jen malé množství vyhynutí“, aby se zohlednila absence viditelného světla.
Kromě zúžení rozsahu možných scénářů spojených s tmavými GRB, tým dospěl k závěru, že „GRB 020819, relativně blízký výbuch, je pouze jedním ze dvou ze 14 GRB lokalizovaných v rámci (2 obloukové minuty) HETE-2, který nemají ohlášenou OA. To podporuje nedávný názor, že podíl temné burst je mnohem nižší, než se dříve předpokládalo, snad jen 10%. “
Napsal Jeff Barbour
