M15 má dvojitý neutronový hvězdný systém, který se nakonec násilně sloučí. Obrazový kredit: NOAO Kliknutím zvětšíte
Záblesky gama jsou nejsilnější exploze ve vesmíru a emitují obrovské množství vysokoenergetického záření. Po celá desetiletí byl jejich původ záhadou. Vědci nyní věří, že rozumí procesům, které způsobují výbuchy gama paprsků. Nová studie Jonathana Grindlaye z Harvard-Smithsonianova centra pro astrofyziku (CfA) a jeho kolegů Simon Simtegy Zwart (Astronomical Institute, Nizozemsko) a Stephena McMillana (Drexel University) však navrhuje dříve přehlížený zdroj některých gama- paprskové záblesky: hvězdné střety uvnitř kulových hvězdokup.
"Až jedna třetina všech krátkých dávek gama paprsků, které pozorujeme, může pocházet ze sloučení neutronových hvězd v kulovitých shlucích," řekl Grindlay.
Záblesky gama paprsků (GRB) přicházejí ve dvou odlišných „příchutích“. Některé vydrží až minutu, nebo i déle. Astronomové věří, že tyto dlouhé GRB jsou generovány, když obrovská hvězda exploduje v hypernově. Další výboje trvají jen zlomek sekundy. Astronomové se domnívají, že krátké GRB pocházejí z kolize dvou neutronových hvězd nebo neutronové hvězdy a černé díry.
Většina dvojitých neutronových hvězdných systémů je výsledkem vývoje dvou hmotných hvězd, které se již obíhají. Přirozený proces stárnutí způsobí, že se oba stanou neutronovými hvězdami (pokud začnou s danou hmotou), které se potom spirály spojí po miliony nebo miliardy let, dokud se nespojí a neuvolní výbuch gama paprsků.
Výzkum společnosti Grindlay ukazuje na další potenciální zdroj krátkých GRB - kulových hvězdokup. Kulové hvězdokupy obsahují některé z nejstarších hvězd ve vesmíru, které se napěchovaly do těsného prostoru, jen pár světelných let napříč. Taková těsná čtvrť provokuje mnoho blízkých hvězdných střetů, z nichž některé vedou k výměně hvězd. Pokud si neutronová hvězda s hvězdným společníkem (jako je bílý trpaslík nebo hvězda s hlavní sekvencí) vymění svého partnera za jinou neutronovou hvězdu, výsledná dvojice neutronových hvězd se nakonec spirále spojí a explozivně se srazí, čímž se vytvoří výbuch gama paprsku.
"Vidíme tyto prekurzorové systémy, které obsahují jednu neutronovou hvězdu ve formě milisekundového pulsaru, všude v kulovitých shlucích," uvedl Grindlay. "Navíc jsou kulovité shluky tak úzce zabalené, že máte hodně interakcí." Je to přirozený způsob, jak vytvořit dvojité systémy neutronových hvězd. “
Astronomové provedli asi 3 miliony počítačových simulací, aby vypočítali frekvenci, s jakou se mohou v globulárních shlucích tvořit systémy dvojitých neutronových hvězd. Když věděli, kolik se utvořilo v historii galaxie a přibližně za jak dlouho trvá, než se systém spojí, určili frekvenci krátkých výbojů gama paprsků, které se očekávají od binárních hvězdokupek. Odhadují, že 10 až 30 procent všech krátkých gama paprsků, které pozorujeme, může být výsledkem takových systémů.
Tento odhad zohledňuje zvědavý trend odhalený nedávnými pozorováními GRB. Odhaduje se, že fúze a výbuchy z takzvaných „diskových“ dvojhvězd neutronových hvězd - systémů vytvořených ze dvou hmotných hvězd, které se utvořily a zemřely společně - se odhadují, že se vyskytnou 100krát častěji než prasknutí z globulárních clusterových dvojhvězd. Přesto hrstka krátkých GRB, které byly přesně umístěny, má tendenci pocházet z galaktických halo a velmi starých hvězd, jak se očekávalo u globulárních shluků.
"Je tu velký problém s účetnictvím," řekl Grindlay.
Aby vysvětlil tento nesoulad, Grindlay navrhuje, že výbuchy z diskových binárních souborů budou pravděpodobně těžší na místě, protože mají tendenci emitovat záření v užších výbuchech viditelných z menších směrů. Užší „paprskování“ by mohlo být výsledkem srážejících se hvězd, jejichž rotace jsou vyrovnány s jejich orbitou, jak se očekává u binárních souborů, které byly od okamžiku jejich narození spolu. Nově spojené hvězdy, s jejich náhodnou orientací, by mohly vydávat širší výbuchy, když se sloučí.
"Více krátkých GRB pravděpodobně pochází z diskových systémů - prostě je nevidíme všechny," vysvětlil Grindlay.
Nedávno byly gama satelity přesně lokalizovány jen asi půl tuctu krátkých GRB, což ztěžuje důkladné studie. Když se shromáždí více příkladů, zdroje krátkých GRB by se měly lépe pochopit.
Příspěvek oznamující toto zjištění byl zveřejněn v online vydání časopisu Nature Physics z 29. ledna. Je k dispozici online na adrese http://www.nature.com/nphys/index.html a v předtištěné podobě na adrese http://arxiv.org/abs/astro-ph/0512654.
Harvard-Smithsonianovo centrum pro astrofyziku (CfA) se sídlem v Cambridge, Massachusetts, je společnou spoluprací mezi Smithsonianskou astrofyzikální observatoří a Harvard College Observatory. Vědci CfA, organizovaní do šesti výzkumných divizí, studují původ, vývoj a konečný osud vesmíru.
Původní zdroj: CfA News Release
