Obrazový kredit: ESO
Záblesky gama jsou některé z největších explozí ve vesmíru; za několik sekund lze vyrobit více energie, než Slunce vytvoří za 10 miliard let. Věří se, že jsou způsobeny, když se zhroutí superhmotná hvězda, která se jmenuje hypernova. Astronomové z Evropské jižní observatoře sledovali dosvit nedávného výbuchu technikou zvanou polarimetrie, která jim umožňuje sledovat tvar exploze. Kdyby to byla sférická exploze, světlo by mělo náhodnou polaritu, ale zjistili, že v proudech, které se v průběhu času rozšiřují, plyne plyn.
„Záblesky gama (GRB)“ patří k nejdramatičtějším událostem známým v astrofyzice. Tyto krátké záblesky energetických paprsků gama, které byly poprvé detekovány na konci šedesátých let vojenskými satelity, trvají od méně než jedné sekundy do několika minut.
Bylo zjištěno, že GRB leží na extrémně velkých („kosmologických“) vzdálenostech. Energie uvolněná během několika sekund během takové události je větší než energie Slunce během celé její životnosti více než 10 000 milionů let. GRB jsou skutečně nejsilnějšími událostmi od doby, kdy byl ve vesmíru známý Velký třesk, srov. ESO PR 08/99 a ESO PR 20/00.
Během posledních let se objevily nepřímé důkazy o tom, že GRB signalizují kolaps extrémně masivních hvězd, tzv. Hypernov. To bylo konečně prokázáno před několika měsíci, kdy astronomové pomocí nástroje FORS na velmi velkém dalekohledu ESO (VLT) dokumentovali v bezprecedentních detailech změny ve spektru světelného zdroje („optický dosvit“) gama záblesku GRB 030329 (srov. ESO PR 16/03). Při této příležitosti bylo poskytnuto přesvědčivé a přímé spojení mezi kosmologickými záblesky gama paprsků a výbuchy velmi masivních hvězd.
Gama-Ray Burst GRB 030329 byl objeven 29. března 2003 kosmickou lodí NASA High Energy Transient Explorer. Následná pozorování pomocí UVES spektrografu na dalekohledu VLT KUEYEN 8,2 mv Paranal Observatory (Chile) ukázala, že prasknutí mělo červený posun 0,1668 [1]. To odpovídá vzdálenosti asi 2 650 milionů světelných let, což činí GRB 030329 druhý nejbližší dlouhodobý GRB, který byl kdy detekován. Blízkost GRB 030329 měla za následek velmi jasné emise dosvitu, což umožnilo dosud nejrozsáhlejší pozorování dosavadního dosvitu.
Tým astronomů [2] vedený Jochenem Greinerem z Max-Planck-Institut pro extraterrestrische Physik (Německo) se rozhodl využít této jedinečné příležitosti ke studiu polarizačních vlastností dosvitu GRB 030329, jak se vyvíjel po exploze.
Hypernovae, zdroj GRB, je skutečně tak daleko, že je lze považovat pouze za nevyřešené světelné body. Aby mohli astronomové zkoumat svou prostorovou strukturu, musí se tedy spoléhat na trik: polarimetrii (viz ESO PR 23/03).
Polarimetrie funguje takto: světlo se skládá z elektromagnetických vln, které oscilují v určitých směrech (rovinách). Odraz nebo rozptyl světla upřednostňuje určité orientace elektrického a magnetického pole nad ostatními. To je důvod, proč polarizační sluneční brýle mohou odfiltrovat záblesk slunečního světla odrážející se od rybníka.
Záření v dávce gama paprsků je generováno v uspořádaném magnetickém poli jako tzv. Synchrotronové záření [3]. Pokud je hypernova sféricky symetrická, budou všechny orientace elektromagnetických vln přítomny stejně a budou průměrné, takže nedojde k žádné polarizaci sítě. Pokud však plyn není vypuzován symetricky, ale do trysky, bude na světlo vtisknuta mírná polarizace sítě. Tato polarizace sítě se bude časem měnit, protože úhel otevření trysky se časem rozšiřuje a my vidíme odlišný zlomek emisního kužele.
Studium polarizačních vlastností dosvitu paprsku gama paprsků tak umožňuje získat znalosti o základních prostorových strukturách a síle a orientaci magnetického pole v oblasti, kde je záření generováno. "A to po dlouhou dobu, protože dosvit mizí a vyvíjí se, poskytuje nám jedinečný diagnostický nástroj pro gama paprskové studie," říká Jochen Greiner.
Přestože předchozí jednotlivá měření polarizace optického dosvitu GRB existují, nebyla dosud provedena žádná podrobná studie vývoje polarizace v čase. To je opravdu velmi náročný úkol, možný pouze s extrémně stabilním nástrojem na největším dalekohledu ... a dostatečným jasným optickým dosvitem.
Jakmile byl detekován GRB 030329, tým astronomů se proto obrátil na výkonný multimódový nástroj FORS1 na dalekohledu VLT ANTU. Získali 31 polarimetrických pozorování po dobu 38 dnů, což jim umožnilo poprvé měřit změny polarizace optického gama paprsku s následným zábleskem v čase. Tato jedinečná sada pozorovacích dat dokumentuje fyzické změny ve vzdáleném objektu v nepřekonatelných detailech.
Jejich data ukazují na přítomnost polarizace na úrovni 0,3 až 2,5% během 38denního období s významnou variabilitou síly a orientace v časových stupních až hodin. Toto konkrétní chování nebylo předpovězeno žádnou z hlavních teorií.
Bohužel velmi složitá světelná křivka tohoto dosvitu GRB sama o sobě nerozumí, brání přímému použití existujících polarizačních modelů. "Ukázalo se, že odvození směru proudu a struktury magnetického pole není tak jednoduché, jak jsme si původně mysleli," poznamenává Olaf Reimer, další člen týmu. „Ale rychlé změny polarizačních vlastností, dokonce i během hladkých fází křivky dosvitu světla, představují výzvu pro teorii dosvitu“.
„Možná“, dodává Jochen Greiner, „celkově nízká úroveň polarizace naznačuje, že síla magnetického pole v paralelním a kolmém směru se neliší o více než 10%, což naznačuje pole silně spojené s pohybujícím se materiálem. To se liší od rozsáhlého pole, které zbylo z explodující hvězdy a které je považováno za způsobující vysokou úroveň polarizace v paprscích gama. “
Původní zdroj: ESO News Release
