M15 má dvojitý neutrónový hviezdny systém, ktorý sa nakoniec násilne zlúči. Obrazový kredit: NOAO Kliknite pre zväčšenie
Gama lúče sú najsilnejšie explózie vo vesmíre, ktoré emitujú obrovské množstvá vysokoenergetického žiarenia. Po celé desaťročia bol ich pôvod záhadou. Vedci sa teraz domnievajú, že chápu procesy, ktoré spôsobujú výbuchy gama žiarenia. Nová štúdia Jonathana Grindlaya z Harvardsko-Smithsonovského centra pre astrofyziku (CfA) a jeho kolegov, Simona Portegiesa Zwarta (Astronomický inštitút, Holandsko) a Stephena McMillana (Univerzita Drexela) však navrhuje predtým prehliadaný zdroj niektorých gama- lúče lúčov: hviezdne stretnutia v guľových zhlukoch.
"Až jedna tretina všetkých krátkych gama lúčov, ktoré pozorujeme, môže pochádzať zo zlúčenia neutrónových hviezd v guľových zhlukoch," uviedol Grindlay.
Dávky gama žiarenia (GRB) sa dodávajú v dvoch rôznych „príchutiach“. Niektoré trvajú až minútu alebo aj dlhšie. Astronómovia veria, že tieto dlhé GRB sú generované, keď v hypernove exploduje obrovská hviezda. Ostatné dávky trvajú iba zlomok sekundy. Astronómovia sa domnievajú, že krátke GRB pochádzajú z kolízie dvoch neutrónových hviezd alebo neutrónovej hviezdy a čiernej diery.
Väčšina dvojitých neutrónových hviezdnych systémov je výsledkom vývoja dvoch veľkých hviezd, ktoré sa už obiehajú. Prirodzený proces starnutia spôsobí, že sa obe stanú neutrónovými hviezdami (ak začnú s danou hmotnosťou), ktoré sa potom špirálovali spolu milióny alebo miliardy rokov, kým sa zlúčia a neuvoľnia výbuch gama lúčov.
Výskum spoločnosti Grindlay poukazuje na ďalší potenciálny zdroj krátkych GRB - guľové zhluky. Guľové zhluky obsahujú niektoré z najstarších hviezd vo vesmíre, ktoré sú napchané do tesného priestoru, ktorý má priemer len niekoľko svetelných rokov. Takéto tesné štvrte vyvolávajú mnoho blízkych hviezdnych stretnutí, z ktorých niektoré vedú k výmene hviezd. Ak si neutrónová hviezda s hviezdnym spoločníkom (ako je napríklad biely trpaslík alebo hviezda hlavnej sekvencie) vymení svojho partnera za inú neutrónovú hviezdu, výsledná dvojica neutrónových hviezd sa nakoniec špiráloví a explozívne sa zráža, čím sa vytvorí výbuch gama lúčov.
„Tieto prekurzorové systémy, ktoré obsahujú jednu neutrónovú hviezdu vo forme milisekundy pulzaru, vidíme všade v guľových zhlukoch,“ uviedol Grindlay. „Navyše, guľové zhluky sú tak úzko zabalené, že máte veľa interakcií. Je to prirodzený spôsob výroby dvojitých neutrónových hviezdnych systémov. “
Astronómovia vykonali približne 3 milióny počítačových simulácií, aby vypočítali frekvenciu, s akou sa môžu v globulárnych zhlukoch vytvárať systémy s dvojitými neutrónovými hviezdami. Vedeli, koľko sa vytvorilo v histórii galaxie a približne ako dlho trvá, než sa systém spojí, a potom určili frekvenciu krátkych gama rázových výbojov, ktoré sa očakávajú od dvojhviezd guľových zhlukov. Odhadujú, že 10 až 30 percent všetkých krátkych gama lúčov, ktoré pozorujeme, môže byť výsledkom takýchto systémov.
Tento odhad zohľadňuje zvláštny trend odhalený nedávnymi pozorovaniami GRB. Odhaduje sa, že fúzie, a teda výbuchy z takzvaných „diskových“ binárnych neutrónových hviezd - systémov vytvorených z dvoch masívnych hviezd, ktoré sa vytvorili spolu a zomreli spolu - sa odhadujú, že sa vyskytnú 100-krát častejšie ako prasknutia z guľových binárnych zoskupení. Avšak hŕstka krátkych GRB, ktoré boli presne umiestnené, má tendenciu pochádzať z galaktických halo a veľmi starých hviezd, ako sa očakávalo pre guľovité zhluky.
"Je tu veľký účtovný problém," povedal Grindlay.
Aby sa vysvetlil tento rozpor, Grindlay navrhuje, že výbuchy z diskových binárnych súborov budú pravdepodobne ťažšie zistiť, pretože majú tendenciu emitovať žiarenie v užších výbuchoch viditeľných z menších smerov. Užšie „vyžarovanie“ by mohlo byť výsledkom zrážajúcich sa hviezd, ktorých rotácie sú zarovnané s ich obežnou dráhou, ako sa očakáva v prípade dvojhviezd, ktoré boli spolu od momentu narodenia. Novo spojené hviezdy s náhodnou orientáciou môžu pri zlúčení vydávať širšie impulzy.
„Ďalšie krátke GRB pravdepodobne pochádzajú z diskových systémov - jednoducho ich nevidíme,“ vysvetlil Grindlay.
Satelity gama boli v poslednej dobe presne lokalizované iba asi pol tuctu krátkych GRB, čo sťažuje dôkladné štúdie. Keď sa zhromaždí viac príkladov, zdroje krátkych GRB by sa mali lepšie pochopiť.
Dokument oznamujúci toto zistenie bol uverejnený v online čísle Prírodnej fyziky 29. januára. Je k dispozícii online na adrese http://www.nature.com/nphys/index.html av predtlačenej podobe na adrese http://arxiv.org/abs/astro-ph/0512654.
Harvardovo-Smithsonovské centrum pre astrofyziku (CfA) so sídlom v Cambridge v štáte Massachusetts je spoločnou spoluprácou medzi Smithsonovským astrofyzikálnym observatóriom a observatóriom Harvard College. Vedci CfA, rozdelení do šiestich výskumných divízií, študujú pôvod, vývoj a konečný osud vesmíru.
Pôvodný zdroj: CfA News Release
