Roztrhnutie temného gama žiarenia GRB020819. Obrazový kredit: Keck. Klikni na zväčšenie.
Prakticky všetko, čo vieme o vesmíre, k nám prichádza prostredníctvom svetla. Na rozdiel od hmoty je svetlo jedinečne vhodné na to, aby cestovalo do veľkých nástrojov cez vesmír k našim nástrojom. Väčšina astronomických javov je však perzistentná a opakovateľná - môžeme sa na ne spoľahnúť, že sa budú „dlho obkľúčovať“ na dlhodobé pozorovanie alebo sa „pravidelne obracajú“. To však neplatí pre výbuchy gama žiarenia (GRB) - tie tajomné kozmologické udalosti, ktoré preplňujú fotóny (a pod atómové častice) nezmyselne vysokou úrovňou energie.
Prvý zistený nebeský GRB sa vyskytol počas monitorovania zmluvy o jadrových zbraniach v roku 1967. Táto udalosť si vyžadovala roky analýzy, kým sa potvrdil jej mimozemský pôvod. Po tomto objave boli zavedené primitívne metódy triangulácie s použitím detektorov umiestnených na rôznych vesmírnych sondách v medziplanetárnej sieti (IPN). Takéto metódy si vyžadovali veľké množstvo drvení a znemožnili okamžité sledovanie pomocou nástrojov na Zemi. Napriek týmto oneskoreniam boli katalogizované stovky zdrojov gama lúčov. Aj dnes, dokonca aj pri používaní internetu, by bolo stále potrebné niekoľko dní reagovať pomocou metódy detekcie typu IPN.
To všetko sa začalo meniť v roku 1991, keď NASA uviedla do vesmíru observatórium Compton Gamma Ray Observatory (CGRO) pomocou raketoplánu Atlantis ako súčasť svojho programu „Veľké observatóriá“. Do štyroch mesiacov od pozorovania oblohy CGRO objasnilo astronómom, že vesmír prešiel takmer každý deň sporadicky a široko distribuovanými paroxyzmami gama žiarenia - paroxyzmami spôsobenými kataklyzmatickými udalosťami, ktoré vrhajú obrovské množstvá gama a iného vysokoenergetického žiarenia naprieč priepasť časopriestoru.
CGRO však malo jedno hlavné obmedzenie - hoci dokázalo rýchlo odhaliť gama lúče a varovať astronómov rýchlo, nebolo to zvlášť presné, pokiaľ ide o miesto, kde sa takéto udalosti odohrali vo vesmíre. Kvôli tomuto veľkému „chybovému kruhu“ nemohli astronómovia lokalizovať viditeľné svetlo „dosvit“ takýchto udalostí. Napriek tomuto obmedzeniu CGRO pokračoval v detekcii stoviek nepretržitých, periodických a epizodických zdrojov gama žiarenia - vrátane supernov, pulzarov, čiernych dier, kvasarov a dokonca aj samotnej Zeme! Medzitým CGRO tiež objavila niečo neobvyklé - určité pulzary pôsobili ako úzkopásmové vysielače gama lúčov bez sprievodného viditeľného svetla - a v ňom ležal prvý zmysel „tmavých“ GRB astronómov.
Dnes vieme, že „tmavé pulzary“ nie sú jediné „tmavé“ zdroje gama lúčov vo vesmíre. Astronómovia zistili, že niektoré malé časti epizodických (iba jednorazových) GRB majú málo viditeľného svetla, a rovnako ako ktokoľvek, kto je nezvyčajný a nevysvetliteľný, chcú vedieť prečo. V skutočnosti sú GRB také jedinečné, že milovníkov môžete často počuť ako „Keď ste videli jednu GRB, videli ste už jednu GRB“.
Prvým satelitom na zjednodušenie optickej detekcie dosvitu GRB bol BeppoSAX. Spoločnosť BeppoSAX, ktorú vyvinula Talianska vesmírna agentúra v polovici 90. rokov, uviedla na trh spoločnosť Cape Canaveral 30. apríla 1996 a do roku 2002 pokračovala v detekcii a určovaní zdrojov röntgenovej emisie. Kruh chyby BeppoSax bol dostatočne malý na to, aby umožnil optickým astronómom rýchlo zistiť veľa GRB následky pre podrobnú štúdiu vo viditeľnom svetle pomocou pozemských prístrojov.
BeppoSAX znovu vstúpil do zemskej atmosféry 29. apríla 2003, ale v tom čase bolo nahradenie NASA (HETE-2, vysoko energetický prechodný prieskumník-2) už niekoľko rokov na stanici na nízkej obežnej dráhe. Prístroj na HETE-2 (jeho prvá inkarnácia, ktorú HETE nedokázal oddeliť od tretej etapy svojej rakety Pegasus v roku 1996), rozšíril rozsah detekcie röntgenovými lúčmi a poskytol ešte tesnejšie kruhy chýb - práve to, čo astronómovia potrebovali na zlepšenie času odozvy v lokalizovanie dosvitu GRB.
O dva roky a niekoľko mesiacov neskôr (pondelok 19. augusta 2002) HETE-2 vydal zvončeky a píšťalky, pretože niekde blízko hlavy súhvezdia Pisces the Fishes bol zistený silný zdroj gama lúčov. Táto udalosť (označená ako GRB 020819) spôsobila, že séria astronomických observatórií začala zachytávať fotóny s vysokofrekvenčným, infračerveným a viditeľným svetlom v snahe určiť, kde sa udalosť vyskytla, a pomôcť objasniť jav, ktorý ju vedie.
Podľa článku „Rádio Afterglow a Host Galaxy of the Dark GRB 020819“ uverejneného 2. mája 2005 medzinárodným tímom vyšetrovateľov (vrátane Pall Jakobssona z inštitútu Niels Bohr, Kodaň Dánsko, ktorý tento článok dokázal), do 4 hodín od detekcia 1 meter ďalekohľadu Siding Spring Observatory (SSO) v Austrálii sa zmenila na oblasť priestoru menšiu ako 1/7 zdanlivého priemeru Mesiaca. O 13 hodín neskôr, druhý, o niečo väčší prístroj - jednotka 1,5 metra P60 pri Mt. Palomar - tiež sa pripojil k prenasledovaniu. Ani jeden z nástrojov - napriek tomu, že zachytil svetlo slabé ako veľkosť 22 - nezachytil nič neobvyklé pre túto oblasť vesmíru. Veľká a extrémne fotogenická magnitúda so špirálovou galaxiou s rozmerom 19,5 mm však pekne spadla do dosahu ich nástrojov.
O pätnásť dní neskôr, 10-metrový prístroj Keck ESI na Mauna Kea, Havaj, zobrazoval rovnakú oblasť modrým a červeným svetlom až do hodnoty 26,9. V tejto optickej hĺbke bolo možné pozorovať zreteľný „blob“ 24. magnitúdy (podozrenie, že ide o oblasť tvorby hviezd HII) 3 sekundy na sever od špirálovej galaxie. Posledný pokus odhaliť čokoľvek ďalšie sa uskutočnil 1. januára 2003 - opäť pomocou metra Keck 10. V optickom svetle vyžarovanom z oblasti GRB 020819 sa nepozorovala žiadna zmena. To všetko potvrdilo, že žiadne viditeľné dosvity nesprevádzali výbuch gama lúčov detegovaný pomocou HETE-2 asi pred 134 dňami. Vyšetrovací tím mal „temný gama lúč“. Neskôr prišla úloha zistiť, čo to sakra bolo - alebo aspoň nebolo ...
Pravidelne počas celého cyklu optickej a blízkej infračervenej kontroly bola oblasť burst monitorovaná pomocou rádiových vĺn. Použitím VLA (Very Large Array - pozostávajúca z 27-metrových riadov s konfiguráciou 27 Y, ktoré sa nachádzajú päťdesiat kilometrov západne od Socorro v Novom Mexiku) sa tímu podarilo zachytiť klesajúcu stopu žiarenia 8,48 GHz a identifikovať svoje miestne prostredie.
Prvé rádiové vlny z GRB 020819 boli zhromaždené 1,75 dní po výstrahe HETE-2. V deň 157 sa úrovne energie rf zmenšili do bodu, keď zdroj už nemohol byť s istotou videný. Do tejto doby však bola jeho poloha označená ako „blob“ tri oblúkové sekundy severne od jadra predtým nezmapovanej špirálovej galaxie. Nanešťastie - kvôli svojej slabosti - sa vzdialenosť k hrčke nemohla určiť spektrograficky - zistilo sa však, že galaxia leží asi 6,2 BLY ďalej a má „vysokú dôveru“, pokiaľ ide o vzťah so zdrojom.
V dôsledku takýchto výskumov sa astronómovia v súčasnosti stále viac učia o triede kataklyzmatických udalostí, ktoré vedú k masívnym tokom fotónov s vysokou a nízkou energiou, zatiaľ čo takmer úplne preskakujú stredné frekvencie - napríklad ultrafialové, viditeľné a takmer infračervené svetlo. Existuje niečo, čo by to mohlo vysvetliť?
Na základe učenia sa z GRB 020819 tím preskúmal tri modely ohnivých šokov, ktoré sa týkajú výskytu tmavých GRB. Z týchto troch (rovnomerná expanzia plynov s vysokou energiou na homogénne médium, dokonca expanzia na stratifikované médium a kolimovaný prúd prenikajúci akýmkoľvek médiom typu), najlepšie vyhovovala správaniu GRB 020819 rovnomerná expanzia plynov s vysokou energiou. do homogénneho média iných plynov (model, ktorý prvýkrát navrhol astrofyzik R. Sari a kol. v roku 1998). Výhodou tohto modelu izotropnej expanzie je (podľa slov vyšetrujúceho tímu), že „musí sa uplatniť iba malé množstvo vyhynutia“, aby sa zohľadnila neprítomnosť viditeľného svetla.
Okrem zúženia rozsahu možných scenárov spojených s tmavými GRB, tím dospel k záveru, že „GRB 020819, relatívne blízky impulz, je iba jedným z dvoch zo 14 GRB lokalizovaných v rámci (2 oblúkových minút) pomocou HETE-2, ktorý nemajú hlásené OA. To podporuje nedávny názor, že podiel temných zhlukov je oveľa nižší, ako sa pôvodne navrhovalo, možno až 10%. “
Napísal Jeff Barbour
