Potrivit astronomului Andrew Levan, există un vechi mesaj în studierea exploziilor de raze gamma: „Când ai văzut o izbucnire de raze gamma, ai văzut ... doar o explozie de raze gamma. ei nu sunt la fel ", a spus el în timpul unui briefing de presă din 16 aprilie care a discutat despre descoperirea unui tip foarte diferit de GRB - un tip care vine într-o nouă aromă de lungă durată.
Trei dintre aceste neobișnuite explozii stelare de lungă durată au fost descoperite recent folosind satelitul Swift și alte telescoape internaționale, iar unul, numit GRB 111209A, este cel mai lung GRB observat vreodată, cu o durată de cel puțin 25.000 de secunde sau aproximativ 7 ore.
„Am observat cea mai lungă explozie de raze gamma din istoria modernă și credem că acest eveniment este cauzat de moartea unui supergiant albastru”, a declarat Bruce Gendre, cercetător asociat acum cu Centrul Național de Cercetări Științifice din Franța, care a condus acest studiu în timp ce Centrul de date științifice al Agenției Spațiale Italiene din Frascati, Italia. „Aceasta a provocat cea mai puternică explozie stelară din istoria recentă și probabil de când a avut loc Big Bang-ul.”
Astronomii au spus că aceste trei GRB-uri reprezintă o clasă nerecunoscută anterior a acestor explozii stelare, care decurg din decesele catastrofale ale stelelor supergigante de sute de ori mai mari decât Soarele nostru. GRB-urile sunt cele mai luminoase și misterioase explozii din Univers. Exploziile emit valuri de raze gamma - cea mai puternică formă de lumină -, precum și raze X, și produc postglomezi care pot fi observate la energiile optice și radio.
Swift, telescopul Fermi și alte nave spațiale detectează în medie aproximativ un GRB în fiecare zi. În ceea ce privește motivul pentru care acest tip de GRB nu a mai fost detectat până acum, Levan a explicat că acest nou tip pare a fi dificil de găsit din cauza cât durează.
"Telescoapele cu raze gamma detectează, de obicei, un vârf rapid și căutați o explozie - la câte raze gamma vin din cer", a spus Levan pentru Space Magazine. „Dar aceste noi GRB-uri alocă energie pe o perioadă lungă de timp, peste 10.000 de secunde în loc de cele 100 de secunde obișnuite. Deoarece este răspândit, este mai greu de observat și numai de la lansarea Swift, avem capacitatea de a construi imagini cu GBS pe cer. Pentru a detecta acest tip nou, trebuie să adăugați toată lumina pe o perioadă lungă de timp. "
Levan este astronom la Universitatea Warwick din Coventry, Anglia.
El a adăugat că aceste GRB de lungă durată au fost probabil mai frecvente în trecutul Universului.
În mod tradițional, astronomii au recunoscut două tipuri de GRB: scurte și lungi, bazate pe durata semnalului de raze gamma. Scurtele scurte durează două secunde sau mai puțin și se crede că reprezintă o fuziune de obiecte compacte într-un sistem binar, cei mai probabil suspecti fiind stele de neutroni și găuri negre. GRB-urile lungi pot dura oriunde de la câteva secunde la câteva minute, cu durata tipică cuprinsă între 20 și 50 de secunde. Se consideră că aceste evenimente sunt asociate cu prăbușirea unei stele de multe ori masa Soarelui și nașterea rezultată a unei noi găuri negre.
„Este un proces foarte aleatoriu și fiecare GRB arată foarte diferit”, a spus Levan în timpul ședinței. „Toate au o serie de durate și o serie de energii. Va fi nevoie de un eșantion mult mai mare pentru a vedea dacă acest tip nou are mai multe complexități decât izbucnirile obișnuite ale razelor gamma. "
Toate GRB-urile dau naștere la jeturi puternice care propulsează materia aproape la viteza luminii în direcții opuse. Pe măsură ce interacționează cu materia din stea și în jurul stelei, jeturile produc un vârf de lumină cu energie mare.
Gendre și colegii săi au făcut un studiu detaliat al GRB 111209A, care a izbucnit la 9 decembrie 2011, folosind date cu raze gamma din instrumentul Konus de pe navele spațiale ale NASA, observații cu raze X de la Swift și satelitul XMM-Newton al Agenției Spațiale Europene. și date optice de la observatorul robot TAROT din La Silla, Chile. Raza de 7 ore este de departe cea mai lungă durată GRB înregistrată vreodată.
Un alt eveniment, GRB 101225A, a explodat pe 25 decembrie 2010 și a produs emisii cu energie mare timp de cel puțin două ore. Ulterior, a fost poreclit „explozie de Crăciun”, distanța evenimentului era necunoscută, ceea ce a determinat două echipe să ajungă la interpretări fizice radical diferite. Un grup a concluzionat că explozia a fost cauzată de un asteroid sau o cometă care a căzut pe o stea de neutroni din propria noastră galaxie. O altă echipă a stabilit că explozia a fost rezultatul unui eveniment de fuziune într-un sistem binar exotic situat la aproximativ 3,5 miliarde de ani-lumină distanță.
„Știm acum că izbucnirea Crăciunului s-a produs mult mai departe, mai mult de jumătatea drumului în universul observabil și, în consecință, a fost mult mai puternică decât și-au imaginat acești cercetători”, a spus Levan.
Utilizând Telescopul Gemenilor de Nord din Hawaii, Levan și echipa sa au obținut un spectru al galaxiei slabe care a găzduit explozia de Crăciun. Acest lucru le-a permis oamenilor de știință să identifice liniile de emisie de oxigen și hidrogen și să determine cât de mult aceste linii au fost deplasate la energii mai mici în comparație cu apariția lor într-un laborator. Această diferență, cunoscută astronomilor drept redshift, situează explozia la aproximativ 7 miliarde de ani lumină.
Echipa lui Levan a examinat și 111209A și cea mai recentă explozie 121027A, care a explodat la 27 octombrie 2012. Toate arată emisiile similare cu raze X, ultraviolete și optice și toate au apărut din regiunile centrale ale galaxiilor compacte care formau activ stele. Astronomii au ajuns la concluzia că toate cele trei GRB constituie un nou tip de GRB, pe care le numesc explozii „ultra-lungi”.
„GRB-uri ultra-lungi apar din stele foarte mari”, a spus Levan, „poate la fel de mare ca orbita lui Jupiter. Deoarece materialul care cade pe gaura neagră de la marginea stelei trebuie să cadă mai mult, este nevoie de mai mult timp pentru a ajunge acolo. Deoarece este nevoie de mai mult timp pentru a ajunge acolo, alimentează jetul mai mult timp, oferindu-i timp să se desprindă de stea. "
Levan a spus că stelele Wolf-Rayet se potrivesc cel mai bine descrierii. „Sunt născuți de mai mult de 25 de ori de masa Soarelui, dar ard atât de fierbinte încât alungă stratul lor adânc și cel mai exterior de hidrogen ca o ieșire pe care o numim vânt stelar”, a spus el. Îndepărtarea atmosferei stelei lasă un obiect suficient de masiv pentru a forma o gaură neagră, dar suficient de mică pentru ca jeturile de particule să găurească până la capăt în momente tipice pentru GRB-uri lungi.
John Graham și Andrew Fruchter, ambii astronomi de la Space Telescope Science Institute din Baltimore, au furnizat detalii conform cărora acest supergiant albastru conține cantități relativ modeste de elemente mai grele decât heliul, pe care astronomii le numesc metale. Acest lucru se potrivește cu o aparentă piesă de puzzle, că acești GRB ultra-lungi par să aibă o preferință intrinsecă puternică pentru mediile de metalicitate scăzută care conțin doar urme de elemente, altele decât hidrogenul și heliul.
„GRB-urile de lungă durată de metalicitate există, dar sunt rare”, a spus Graham. „Ele apar la aproximativ 1/25 din rata (pe unitatea de formare a stelelor) a evenimentelor de metalicitate scăzută. Aceasta este o veste bună pentru noi aici, pe Pământ, întrucât probabilitatea ca acest tip de GRB să apară în propria noastră galaxie este mult mai mică decât se credea până acum. "
Astronomii au discutat concluziile lor marți, în cadrul Simpozionului de izbucnire a razei Gamma-ray de la Huntsville din 2013, la Nashville, Tenn. Constatările lui Gendre apar în ediția din 20 martie a The Astrophysical Journal.
Hârtie: „Ultra-long Gamma-Ray Burst 111209A: Colaps of a Blue Supergiant?” B. Gen și colab.
Lucrare: „Aversiunea metalică a LGRB-urilor.” J. F. Graham și A. S. Fruchter.
Surse: Teleconferință, NASA, Universitatea din Warwick, CNRS
