Obrazový kredit: ESO
Gama lúče sú jednými z najväčších výbuchov vo vesmíre; za pár sekúnd je možné vyrobiť viac energie, ako Slnko vytvára za 10 miliárd rokov. Predpokladá sa, že boli spôsobené, keď sa zrútila superhmotná hviezda, ktorá sa volala hypernova. Astronómovia z Európskeho južného observatória sledovali dosvit nedávneho výbuchu pomocou techniky nazývanej polarimetria, ktorá im umožňuje sledovať tvar explózie. Keby to bola sférická explózia, svetlo by malo náhodnú polaritu, ale zistili, že plyn prúdi v prúdoch, ktoré sa časom rozširujú.
„Gama-ray bursts (GRBs)“ patria určite medzi najdramatickejšie udalosti známe v astrofyzike. Tieto krátke záblesky energetických gama lúčov, ktoré boli prvýkrát zistené na konci 60. rokov 20. storočia vojenskými satelitmi, trvajú od menej ako jednej sekundy do niekoľkých minút.
Zistilo sa, že GRB sa nachádzajú vo veľmi veľkých („kozmologických“) vzdialenostiach. Energia uvoľnená v priebehu niekoľkých sekúnd počas takejto udalosti je väčšia ako energia Slnka počas celej jej životnosti dlhšej ako 10 000 miliónov rokov. GRB sú skutočne najsilnejšími udalosťami od čias Veľkého tresku vo vesmíre, porov. ESO PR 08/99 a ESO PR 20/00.
Počas posledných rokov sa objavili nepriame dôkazy o tom, že GRB signalizujú kolaps mimoriadne masívnych hviezd, tzv. Hypernov. Toto bolo nakoniec demonštrované pred niekoľkými mesiacmi, keď astronómovia pomocou nástroja FORS na veľmi veľkom ďalekohľade ESO (VLT) dokumentovali v bezprecedentných detailoch zmeny spektra svetelného zdroja („optický dosvit“) žiarenia gama žiarenia GRB. 030329 (porovnaj ESO PR 16/03). Pri tejto príležitosti bolo poskytnuté presvedčivé a priame spojenie medzi kozmologickými výbuchmi gama žiarenia a výbuchmi veľmi veľkých hviezd.
Gama-Ray Burst GRB 030329 bol objavený 29. marca 2003 vesmírnou loďou NASA High Energy Transient Explorer. Následné pozorovania pomocou UVES spektrografu na 8,2 m ďalekohľade VLT KUEYEN na observatóriu Paranal (Čile) ukázali zhluk s červeným posunom 0,1668 [1]. To zodpovedá vzdialenosti asi 2 650 miliónov svetelných rokov, vďaka čomu je GRB 030329 druhým najdlhším detekovaným GRB, ktorý bol kedy detekovaný. Blízkosť GRB 030329 viedla k veľmi jasným emisiám dosvitu, čo umožnilo najrozsiahlejšie následné pozorovania doterajšieho dosvitu.
Tím astronómov [2] vedený Jochenom Greinerom z Extraterrestrische Physik z Max-Planck-Institut (Nemecko) sa rozhodol využiť túto jedinečnú príležitosť na štúdium polarizačných vlastností dosvitu GRB 030329, ako sa vyvinul po výbuchu.
Hypernovae, zdroj GRB, je skutočne tak ďaleko, že ich možno vidieť iba ako nevyriešené svetelné body. Pri skúmaní ich priestorovej štruktúry sa musia astronómovia spoliehať na trik: polarimetriu (pozri ESO PR 23/03).
Polarimetria funguje nasledovne: svetlo sa skladá z elektromagnetických vĺn, ktoré oscilujú v určitých smeroch (rovinách). Odraz alebo rozptyl svetla uprednostňuje určité orientácie elektrických a magnetických polí nad ostatnými. To je dôvod, prečo polarizačné slnečné okuliare môžu odfiltrovať lesk slnečného svetla odrážajúci sa od rybníka.
Žiarenie v dávke gama lúčov sa generuje v usporiadanom magnetickom poli ako tzv. Synchrotrónové žiarenie [3]. Ak je hypernova sféricky symetrická, všetky orientácie elektromagnetických vĺn budú prítomné rovnako a budú sa priemerovať, takže nedôjde k polarizácii siete. Ak sa však plyn nevypúšťa symetricky, ale do prúdu, bude na svetlo vtlačená mierna polarizácia siete. Táto polarizácia siete sa bude časom meniť, pretože uhol otvárania dýzy sa časom rozširuje a my vidíme inú časť emisného kužeľa.
Štúdium polarizačných vlastností dosvitu gama lúča tak umožňuje získať vedomosti o základných priestorových štruktúrach a sile a orientácii magnetického poľa v oblasti, kde sa vytvára žiarenie. „A to po dlhú dobu, keď dosvit ustupuje a vyvíja sa, nám poskytuje jedinečný diagnostický nástroj pre gama lúčové štúdie,“ hovorí Jochen Greiner.
Aj keď existujú predchádzajúce jednotlivé merania polarizácie optického dosvitu GRB, nikdy nebola vykonaná žiadna podrobná štúdia vývoja polarizácie v čase. Je to skutočne veľmi náročná úloha, ktorá je možná iba s extrémne stabilným prístrojom na najväčšom teleskopu ... a dostatočným jasným optickým dosvitom.
Hneď ako sa zistí GRB 030329, tím astronómov sa preto obrátil na výkonný multimódový prístroj FORS1 na ďalekohľade VLT ANTU. Získali 31 polarimetrických pozorovaní za obdobie 38 dní, čo im umožnilo prvýkrát zmerať zmeny polarizácie dodatočného žiarenia optického gama žiarenia v čase. Táto jedinečná skupina pozorovacích údajov dokumentuje fyzické zmeny vzdialeného objektu v neprekonateľných detailoch.
Ich údaje ukazujú prítomnosť polarizácie na úrovni 0,3 až 2,5% v priebehu 38 dní s významnou variabilitou sily a orientácie v časových intervaloch až do hodín. Toto konkrétne správanie nebolo predpovedané žiadnou z hlavných teórií.
Bohužiaľ, veľmi zložitá svetelná krivka tohto dosvitu GRB sama osebe nerozumie, bráni priamej aplikácii existujúcich polarizačných modelov. „Ukázalo sa, že odvodenie smeru trysky a štruktúry magnetického poľa nie je také jednoduché, ako sme si pôvodne mysleli,“ poznamenáva Olaf Reimer, ďalší člen tímu. „Ale rýchle zmeny polarizačných vlastností, dokonca aj počas hladkých fáz svetelnej krivky dosvitu, sú výzvou pre teóriu dosvitu“.
„Pravdepodobne“, dodáva Jochen Greiner, „celková nízka úroveň polarizácie naznačuje, že sila magnetického poľa v rovnobežnom a kolmom smere sa nelíši o viac ako 10%, čo naznačuje pole silne spojené s pohybujúcim sa materiálom. Odlišuje sa to od rozsiahleho poľa, ktoré zostalo z explodujúcej hviezdy a predpokladá sa, že spôsobuje gama lúče vysokú úroveň polarizácie. ““
Pôvodný zdroj: ESO News Release
