Artist ilustraton al unei găuri negre care consumă o stea de neutroni. Credit imagine: Dana Berry / NASA. Faceți clic pentru a mări.
Oamenii de știință au rezolvat un mister în vârstă de 35 de ani despre originea unor lumini puternice, divizate de secundă, numite scurte explozii de raze gamma. Aceste sclipiri, mai luminoase decât un miliard de soare, dar care au durat doar câteva milisecunde, au fost pur și simplu prea rapide pentru a prinde ... până acum.
Dacă ați ghicit că este implicată o gaură neagră, aveți cel puțin jumătate din dreapta. Scurtele de raze gamma apar din coliziuni între o gaură neagră și o stea neutronă sau între două stele neutronice. În primul scenariu, gaura neagră se strecoară în josul stelei de neutroni și devine mai mare. În cel de-al doilea scenariu, cele două stele neutronice creează o gaură neagră.
Izbucnirile cu raze gamma, cele mai puternice explozii cunoscute, au fost detectate pentru prima dată la sfârșitul anilor '60. Sunt aleatorii, trecătoare și pot apărea din orice regiune a cerului. Încercați să găsiți locația unui aparat de fotografiat undeva pe un stadion vast de sport și veți avea o idee despre provocarea cu care se confruntă vânătorii de explozii cu raze gamma. Rezolvarea acestui mister a necesitat o coordonare fără precedent între oamenii de știință folosind o multitudine de telescoape la sol și sateliți NASA.
În urmă cu doi ani, oamenii de știință au descoperit că exploziile mai lungi, care durează peste două secunde, apar din explozia stelelor foarte masive. Totuși, aproximativ 30 la sută dintre explozii sunt scurte și sub două secunde.
Patru raze scurte de raze gamma au fost detectate începând cu luna mai. Două dintre acestea sunt prezentate în patru lucrări în numărul din 6 octombrie al Naturii. O explozie din iulie oferă dovada „pistolului de fumat” pentru a susține teoria coliziunii. O altă explozie face un pas mai departe, oferind dovezi tentante, pentru prima dată, a unei găuri negre care mănâncă o stea neutronă - întinzând mai întâi steaua neutronă într-o semilună, înghițind-o și apoi acumulând firimituri ale stelei rupte în minutele și orele care urmat.
Aceste descoperiri ar putea ajuta și la detectarea directă a undelor gravitaționale, niciodată văzute. Astfel de fuziuni creează valuri gravitaționale sau onduleuri în spațiu. Scurtele cu raze gamma ar putea spune oamenilor de știință când și unde să caute ondulările.
"În general, exploziile cu raze gamma sunt în mod notoriu dificil de studiat, dar cele mai scurte au fost aproape imposibil de identificat", a spus dr. Neil Gehrels de la NASA Goddard Space Flight Center din Greenbelt, Md., Investigatorul principal al satelitului Swift NASA. și autor principal la unul dintre rapoartele Nature. „Tot ce s-a schimbat. Avem acum instrumente pentru a studia aceste evenimente. ”
Satelitul Swift a detectat o scurtă explozie pe 9 mai, iar exploratorul tranzitoriu de mare energie (HETE) al NASA a detectat o altă pe 9 iulie. Acestea sunt cele două explozii prezentate în Nature. Swift și HETE au transmis rapid și autonom coordonatele de explozie către oamenii de știință și observatorii prin telefonul mobil, apicultorii și e-mailul.
Evenimentul din 9 mai a marcat pentru prima dată când oamenii de știință au identificat un efect ulterior pentru o scurtă explozie cu raze gamma, lucru observat în mod obișnuit după explozii lungi. Această descoperire a făcut obiectul unui comunicat de presă al NASA din 11 mai. Noile rezultate publicate în Nature reprezintă analize minuțioase ale celor două reacții ulterioare ale exploziei, care determină cazul originii scurtelor explozii.
„Am avut o bănuială că scurtele izbucniri de raze gamma proveneau de la o stea neutronă care se prăbușea într-o gaură neagră sau o altă stea cu neutroni, dar aceste noi detectări nu lasă nicio îndoială”, a spus dr. Derek Fox, din Penn State, autor principal la un raport Nature. detalierea unei observații pe mai multe lungimi de undă.
Echipa lui Fox a descoperit în urma izbucnirii radiografiei din explozia din 9 iulie cu Observatorul de raze X Chandra al NASA. O echipă condusă de prof. Jens Hjorth, de la Universitatea din Copenhaga, a identificat apoi ulteriorul optic folosind telescopul danez de 1,5 metri la Observatorul La Silla din Chile. Echipa lui Fox și-a continuat apoi studiile despre ulterior cu telescopul spațial Hubble al NASA; telescoapele du Pont și Swope de la Las Campanas, Chile, finanțate de Instituția Carnegie; telescopul Subaru de pe Mauna Kea, Hawaii, operat de Observatorul Astronomic Național al Japoniei; and the Very Large Array, o întindere de 27 de telescoape radio în apropiere de Socorro, N.M., operate de Observatorul Național de Radio Astronomie.
Observația pe mai multe lungimi de undă a exploziei din 9 iulie, numită GRB 050709, a furnizat toate piesele puzzle-ului pentru a rezolva misterul de explozie scurtă.
„Telescoapele puternice nu au detectat nicio supernovă, deoarece explozia cu raze gamma s-a estompat, argumentând împotriva exploziei unei stele masive”, a spus dr. George Ricker de la MIT, investigatorul principal HETE și coautor al unui alt articol despre Nature. „Izbucnirea din 9 iulie a fost ca un câine care nu lătra.”
Ricker a adăugat că explozia din 9 iulie și probabil că explozia din 9 mai sunt situate la marginea galaxiilor gazdă, unde sunt de așteptat să existe binarii vechi. Nu sunt așteptate explozii scurte de raze gamma în galaxiile tinere, care formează stele. Durează miliarde de ani pentru două stele masive, cuplate într-un sistem binar, pentru a evolua mai întâi spre faza neagră sau faza stelelor neutronice și apoi pentru a fuziona. Tranziția unei stele la o gaură neagră sau o stea cu neutroni implică o explozie (supernova) care poate lăsa sistemul binar departe de originea sa și spre marginea galaxiei gazdă.
Această izbucnire din 9 iulie și una ulterioară, pe 24 iulie, au arătat semnale unice care indică nu doar orice fuziune veche, ci, mai precis, o fuziune cu o gaură neagră - stea de neutroni. Oamenii de știință au văzut vârfuri de lumină cu raze X după izbucnirea razei gamma inițiale. Porțiunea rapidă de raze gamma este probabil un semnal al găurii negre care înghite cea mai mare parte a stelei de neutroni. Semnalele cu raze X, în minutele ce urmează, ar putea fi firimituri de material cu stele neutronice care se încadrează în gaura neagră, cam ca un desert.
Și sunt mai multe. Fuziunile creează valuri gravitaționale, ondulații în spațiu preconizate de Einstein, dar niciodată detectate direct. Explozia din 9 iulie a fost la aproximativ două miliarde de ani lumină. O mare fuziune mai aproape de Pământ ar putea fi detectată de Observatorul Interferometrului Laser Gravitational-Wave al Fundației Naționale a Științei (LIGO). Dacă Swift detectează o scurtă explozie din apropiere, oamenii de știință LIGO ar putea să se întoarcă și să verifice datele cu un moment și o locație exacte în minte.
„Aceasta este o veste bună pentru LIGO”, a spus dr. Albert Lazzarini, de la Laboratorul LIGO de la Caltech. „Conexiunea între întreruperile scurte și firmele de fuziuni crește ratele proiectate pentru LIGO și par să fie la capătul maxim al estimărilor anterioare. De asemenea, observațiile oferă indicii atrăgătoare ale fuziunilor de stele cu găuri negre - neutre, care nu au mai fost detectate până acum. Pe parcursul viitoarei observații a LIGO, vom putea detecta valuri gravitaționale de la un astfel de eveniment. "
O fuziune cu o gaură neagră - stea cu neutroni ar genera valuri gravitaționale mai puternice decât două stele de neutroni care fuzionează. Întrebarea de acum este cât de comună și cât de apropiate sunt aceste fuziuni. Swift, lansat în noiembrie 2004, poate oferi acest răspuns.
Sursa originală: Comunicat de presă al NASA
