Podle astronoma Andrewa Levana existuje ve studiích výbuchů paprsků gama staré pořekadlo: „Když jste viděli jeden výbuch paprsků gama, viděli jste ... jen jeden výbuch paprsků gama. Ony nejsou to všechno, “řekl během tiskového briefingu 16. dubna, který diskutoval o objevu velmi odlišného druhu GRB - typu, který přichází v nové dlouhodobé chuti.
Tři z těchto neobvyklých dlouhotrvajících hvězdných výbuchů byly nedávno objeveny pomocí satelitu Swift a dalších mezinárodních dalekohledů a jeden, nazvaný GRB 111209A, je nejdelší GRB, jaký byl kdy pozorován, s dobou trvání nejméně 25 000 sekund nebo přibližně 7 hodin.
"Pozorovali jsme nejdelší prasknutí gama paprsků v moderní historii a domníváme se, že tato událost je způsobena smrtí modrého supergiantů," řekl Bruce Gendre, výzkumný pracovník nyní spojený s Francouzským národním střediskem pro vědecký výzkum, který vedl tuto studii na vědecké datové středisko Italské kosmické agentury ve Frascati v Itálii. "Způsobil nejsilnější hvězdný výbuch v nedávné historii a pravděpodobně od chvíle, kdy došlo k velkému třesku."
Astronomové uvedli, že tyto tři GRB představují dříve neuznanou třídu těchto hvězdných explozí, které vznikají z katastrofických úmrtí supergiantních hvězd stokrát větších než naše Slunce. GRB jsou nejzářivější a nejzáhadnější exploze ve vesmíru. Výbuchy emitují rázy gama paprsků - nejsilnější formy světla - stejně jako rentgenových paprsků a vytvářejí dosvit, který lze pozorovat při optických a rádiových energiích.
Swift, Fermiho dalekohled a další kosmická loď každý den detekují v průměru asi jednu GRB. Pokud jde o důvod, proč tento typ GRB nebyl dosud detekován, Levan vysvětlil, že tento nový typ se zdá obtížné najít, protože vydrží.
"Gama paprsky dalekohledu obvykle detekují rychlou špičku a hledáte výbuch - kolik gama paprsků pochází z oblohy," řekl Levan časopisu Space Magazine. "Ale tyto nové GRB rozdávaly energii po dlouhou dobu, přes 10 000 sekund místo obvyklých 100 sekund." Vzhledem k tomu, že je rozprostřena, je těžší ji najít, a teprve od spuštění Swift máme schopnost vytvářet obrázky GBS po obloze. K detekci tohoto nového druhu musíte po dlouhou dobu sčítat veškeré světlo. “
Levan je astronomem na University of Warwick v anglickém Coventry.
Dodal, že tyto dlouhodobé GRB byly pravděpodobně v minulosti vesmíru častější.
Astronomové tradičně rozpoznali dva typy GRB: krátký a dlouhý, založený na délce signálu gama paprsku. Krátké výbuchy trvají dvě sekundy nebo méně a předpokládá se, že představují sloučení kompaktních objektů v binárním systému, přičemž nejpravděpodobnějšími podezřelými jsou neutronové hvězdy a černé díry. Dlouhé GRB mohou trvat kdekoli od několika sekund do několika minut, s typickými dobami trvání mezi 20 a 50 sekundami. Předpokládá se, že tyto události jsou spojeny s kolapsem hvězdy mnohokrát Slunce a výsledným zrozením nové černé díry.
"Je to velmi náhodný proces a každý GRB vypadá velmi odlišně," řekl Levan během briefingu. "Všichni mají řadu dob trvání a řadu energií." Bude trvat mnohem větší vzorek, aby se zjistilo, zda tento nový typ má složitější než běžné záblesky gama záření. “
Všechny GRB vedou k silným proudům, které pohání hmotu téměř rychlostí světla v opačných směrech. Při interakci s hmotou uvnitř hvězdy a kolem ní trysky vytvářejí bodec vysokoenergetického světla.
Gendre a jeho kolegové provedli podrobnou studii GRB 111209A, která propukla 9. prosince 2011, za použití dat gama z přístroje Konus na větrné lodi NASA, rentgenových pozorování Swift a XMM-Newton Evropské vesmírné agentury a optická data z robotické observatoře TAROT v La Silla v Chile. 7hodinový burst je zdaleka nejdéle trvající GRB, jaký byl kdy zaznamenán.
Další událost, GRB 101225A, explodovala 25. prosince 2010 a produkovala vysoce energetické emise po dobu nejméně dvou hodin. Následně přezdívaný „vánoční burst“, vzdálenost akce nebyla známa, což vedlo dva týmy k dosažení radikálně odlišných fyzických interpretací. Jedna skupina dospěla k závěru, že výbuch byl způsoben asteroidem nebo kometou, která dopadla na neutronovou hvězdu v naší vlastní galaxii. Jiný tým určil, že výbuch byl výsledkem sloučení v exotickém binárním systému vzdáleném asi 3,5 miliardy světelných let.
"Nyní víme, že vánoční výbuch nastal mnohem dál, více než v polovině pozorovatelného vesmíru, a byl tedy mnohem silnější, než si tito vědci představovali," řekl Levan.
Levan a jeho tým s využitím severního dalekohledu Gemini na Havaji získali spektrum slabé galaxie, která hostila vánoční výbuch. To vědcům umožnilo identifikovat emisní čáry kyslíku a vodíku a určit, kolik těchto čar bylo přemístěno na nižší energie ve srovnání s jejich výskytem v laboratoři. Tento rozdíl, známý astronomům jako červený posun, způsobí výbuch asi 7 miliard světelných let.
Levanův tým také prozkoumal 111209A a novější burst 121027A, který explodoval 27. října 2012. Všechny ukazují podobné rentgenové, ultrafialové a optické vyzařování a všechny vznikly z centrálních oblastí kompaktních galaxií, které aktivně vytvářely hvězdy. Astronomové došli k závěru, že všechny tři GRB představují nový druh GRB, který nazývají „ultra-dlouhé“ výbuchy.
"Mimořádně dlouhé GRB vznikají z velmi velkých hvězd," řekl Levan, "možná stejně velký jako orbita Jupitera." Protože materiál padající na černou díru od okraje hvězdy musí dále klesat, trvá to déle, než se tam dostane. Protože to trvá déle, než se tam dostaneme, pohánějí trysku delší dobu a dává jí čas, aby se vynořil z hvězdy. “
Levan řekl, že Wolf-Rayetovy hvězdy nejlépe odpovídají popisu. "Narodili se s více než 25krát větší hmotností Slunce, ale hoří tak horkě, že odvádějí svou hlubokou, nejvzdálenější vrstvu vodíku jako odtok, který nazýváme hvězdným větrem," řekl. Odstranění atmosféry hvězdy zanechává objekt dostatečně masivní, aby vytvořil černou díru, ale dostatečně malý, aby proudové částice mohly vrtat celou cestu v dobách typických pro dlouhé GRB
John Graham a Andrew Fruchter, oba astronomové ve Vesmírném teleskopu Science Institute v Baltimoru, poskytli podrobnosti, že tito modrý supergiant obsahuje relativně skromná množství prvků těžších než helium, které astronomové nazývají kovy. To se hodí jako zřejmý kousek skládačky, že se zdá, že tyto ultra dlouhé GRB mají silnou vnitřní preference pro prostředí s nízkou metalicitou, která obsahují pouze stopové množství prvků jiných než vodík a helium.
"GRB s vysokou metalicitou s dlouhou dobou trvání existují, ale jsou vzácné," řekl Graham. "Vyskytují se přibližně v 1/25 rychlosti (na jednotku tvorby hvězd) událostí s nízkou metalicitou. Toto je dobrá zpráva pro nás tady na Zemi, protože pravděpodobnost, že tento typ GRB odejde v naší vlastní galaxii, je mnohem menší, než se dříve myslelo. “
Astronomové diskutovali o svých zjištěních v úterý v roce 2013 na sympoziu Huntsville Gamma-ray Burst Symposium v Nashvillu v Tenn. Gendreho zjištění se objevila v The Astrophysical Journal z 20. března.
Příspěvek: „Ultra-dlouhý paprsek gama paprsků 111209A: Kolaps modrého supergiantu?“ B. Genre et al.
Papír: „Kovová averze LGRB.“ J. F. Graham a A. S. Fruchter.
Zdroje: Telekonference, NASA, University of Warwick, CNRS
