M15 are un sistem dublu de stele cu neutroni care se va contopi violent. Credit imagine: NOAO Click pentru mărire
Izbucnirile cu raze gamma sunt cele mai puternice explozii din univers, care emit cantități uriașe de radiații cu energie mare. Timp de zeci de ani originea lor a fost un mister. Oamenii de știință cred acum că înțeleg procesele care produc explozii de raze gamma. Cu toate acestea, un nou studiu realizat de Jonathan Grindlay de la Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) și colegii săi, Simon Portegies Zwart (Institutul Astronomic, Olanda) și Stephen McMillan (Universitatea Drexel), sugerează o sursă anterior ignorată pentru unele gama- explozii de raze: întâlniri stelare în cadrul grupurilor globulare.
„Atât cât o treime din toate exploziile de raze gamma scurte pe care le observăm pot proveni din fuzionarea stelelor neutronice în grupuri globulare”, a spus Grindlay.
Exploziile de raze gamma (GRB) vin în două „arome” distincte. Unele durează până la un minut sau chiar mai mult. Astronomii cred că acele GRB lungi sunt generate atunci când o stea masivă explodează într-o hypernova. Alte explozii durează doar o fracție de secundă. Astronomii teoretizează că GRB-urile scurte provin din coliziunea a două stele de neutroni sau a unei stele neutronice și a unei găuri negre.
Majoritatea sistemelor cu stele duble de neutroni rezultă din evoluția a două stele masive care orbitează între ele. Procesul natural de îmbătrânire va determina ca ambele să devină stele de neutroni (dacă încep cu o masă dată), care apoi se întind împreună peste milioane sau miliarde de ani până se contopește și eliberează o explozie de raze gamma.
Cercetările lui Grindlay indică o altă sursă potențială de GRB scurte - grupuri globulare. Grupurile globulare conțin unele dintre cele mai vechi stele din univers înghesuite într-un spațiu strâns, doar câțiva ani-lumină. Astfel de sferturi strânse provoacă multe întâlniri stelare apropiate, unele dintre ele conduc la schimbări de stele. Dacă o stea cu neutroni cu un însoțitor stelar (cum ar fi o pitică albă sau o stea cu secvență principală) își schimbă partenerul cu o altă stea cu neutroni, perechea de stele neutronice rezultă în cele din urmă va în spirală împreună și se vor ciocni exploziv, creând o explozie cu raze gamma.
„Vedem aceste sisteme precursoare, care conțin o stea de neutroni sub forma unui pulsar milisecund, peste tot în grupuri globulare”, a declarat Grindlay. „În plus, grupurile globulare sunt atât de strânse, încât ai multe interacțiuni. Este o modalitate naturală de a face sisteme duble de neutroni. ”
Astronomii au efectuat aproximativ 3 milioane de simulări computerizate pentru a calcula frecvența cu care se pot forma sisteme duble neutre-stele în grupuri globulare. Știind câți s-au format de-a lungul istoriei galaxiei și aproximativ cât durează o fuziune a unui sistem, ei au determinat apoi frecvența izbucnirii cu raze gamma scurte așteptate de la binarele clusterului globular. Aceștia estimează că între 10 și 30 la sută din exploziile scurte de raze gamma pe care le observăm pot rezulta din astfel de sisteme.
Această estimare ia în considerare o tendință curioasă descoperită de observațiile recente ale GRB. Fuziunile și astfel izbucnirile din așa-numitele binare „disc” cu stele neutronice - sisteme create din două stele masive care s-au format împreună și au murit împreună - se estimează că apar 100 de ori mai frecvent decât exploziile din binarele clusterului globular. Cu toate acestea, pumnul de GRB-uri scurte care au fost localizate cu precizie tind să provină de la halos galactic și stele foarte vechi, așa cum este de așteptat pentru grupurile globulare.
„Există o mare problemă de contabilitate aici”, a spus Grindlay.
Pentru a explica discrepanța, Grindlay sugerează că exploziile din binarele pe disc sunt mai greu de detectat, deoarece tind să emită radiații în explozii mai înguste, vizibile din mai puține direcții. „Beaming” mai îngust ar putea rezulta din stele ciocnitoare ale căror rotiri sunt aliniate cu orbita lor, așa cum este de așteptat pentru binarele care au fost împreună din momentul nașterii lor. Stelele nou unite, cu orientările lor aleatorii, ar putea emite explozii mai largi atunci când se contopesc.
„Probabil că GRB-urile mai scurte provin din sisteme pe disc - doar nu le vedem pe toate”, a explicat Grindlay.
Doar aproximativ o jumătate de duzină de GRB-uri scurte au fost localizate cu precizie de sateliții cu raze gamma recent, ceea ce îngreunează studiile aprofundate. Pe măsură ce se adună mai multe exemple, sursele de GRB scurte ar trebui să fie mult mai bine înțelese.
Lucrarea care anunța această constatare a fost publicată în numărul online din 29 ianuarie al Nature Physics. Este disponibil online la http://www.nature.com/nphys/index.html și sub formă de preimprimare la http://arxiv.org/abs/astro-ph/0512654.
Cu sediul în Cambridge, Mass., Centrul Harvard-Smithsonian pentru Astrofizică (CfA) este o colaborare comună între Smithsonian Astrophysical Observatory și Harvard College Observatory. Oamenii de știință CfA, organizați în șase divizii de cercetare, studiază originea, evoluția și soarta finală a universului.
Sursa originală: Comunicat de presă CfA
