Izbucnire de raze gamma întunecate GRB020819. Credit imagine: Keck. Faceți clic pentru a mări.
Practic tot ceea ce știm despre Univers vine la noi prin agenția luminii. Spre deosebire de materie, lumina este adecvată în mod unic pentru a parcurge distanțele vaste prin spațiu până la instrumentele noastre. Majoritatea fenomenelor astronomice sunt însă persistente și repetabile - ne putem baza pe ele pentru „a se agăța” pentru observarea pe termen lung sau „a se întoarce” în mod regulat. Dar nu este cazul pentru explozii de raze gamma (GRB) - acele evenimente cosmologice misterioase care suprasarcină fotoni (și particule sub-atomice) cu un nivel de energie absurd ridicat.
Primul GRB celest detectat a avut loc în timpul monitorizării tratatului cu arme nucleare în 1967. Acest eveniment a necesitat ani de analiză înainte de confirmarea originii sale extraterestre. După această descoperire, metodele de triangulare primitive au fost puse în aplicare folosind detectoare localizate pe diverse sonde spațiale din rețeaua interplanetară (IPN). Astfel de metode au necesitat o mare cantitate de număr și au făcut imposibilă urmărirea instantanee folosind instrumente de pe Pământ. În ciuda întârzierilor implicate, sute de surse de raze gamma au fost catalogate. Astăzi - chiar folosind Internetul - ar mai fi nevoie de câteva zile pentru a răspunde folosind o abordare de detectare de tip IPN.
Toate acestea au început să se schimbe în 1991, când NASA a plasat Compton Gamma Ray Observatory (CGRO) în spațiu, folosind naveta spațială Atlantida, ca parte a programului său „Marile observatorii”. În patru luni de la scanarea cerului, CGRO le-a spus astronomilor că Universul a fost supus paroxismelor cu raze gamma sporadice și distribuite pe scară largă aproape zilnic - paroxismele cauzate de evenimentele cataclismice care aruncă cantități mari de gama și alte radiații cu energie mare de-a lungul abisul spațiului-timp.
Cu toate acestea, CGRO a avut o limitare principală - deși putea detecta rapid raze gamma și avertiza astronomii, nu a fost în mod special exact în ceea ce privește locul în care aceste evenimente s-au întâmplat în spațiu. Din cauza acestui mare „cerc de eroare”, astronomii nu au putut să localizeze lumina „vizibilă” după asemenea evenimente. În ciuda acestei limitări, CGRO a continuat să detecteze sute de surse de raze gamma continue, periodice și episodice - inclusiv supernovele, pulsars, găuri negre, quasari și chiar Pământul în sine! Între timp, CGRO a descoperit și ceva neprevăzut - anumiți pulsars au acționat ca transmisori cu bandă îngustă a razelor gamma fără a însoți lumina vizibilă - și acolo a existat primul simț al GRB-urilor „întunecate” al astronomului.
Astăzi știm că „pulsars întunecate” nu sunt singurele surse „întunecate” de raze gamma din Univers. Astronomii au stabilit că o mică parte din GRB-uri episodice (o singură dată) sunt, de asemenea, reduse în lumină vizibilă și ei - ca oricine bifează de neobișnuit și inexplicabil - vor să știe de ce. De fapt, GRB sunt atât de unice, încât adesea adesea pot fi auziți spunând „Când ați văzut un GRB, ați văzut un singur GRB”.
Primul satelit care simplifica detectarea optică a ulterior greutăților GRB a fost BeppoSAX. Dezvoltat de Agenția Spațială Italiană la mijlocul anilor 1990, BeppoSAX a lansat 30 aprilie 1996 de la Cape Canaveral și a continuat să detecteze și să identifice surse de emisii de raze X până în 2002. Cercul de eroare BeppoSax a fost suficient de mic pentru a permite astronomilor optici să urmărească rapid mulți GRB. post-studiu pentru studiu detaliat în lumină vizibilă folosind instrumente terestre.
BeppoSAX a reintrat în atmosfera Pământului la 29 aprilie 2003, dar până la acest moment, înlocuirea NASA (HETE-2, High Energy Transient Explorer-2) era deja de câțiva ani pe stația de pe orbită joasă. Instrumentul de pe HETE-2 (prima sa încarnare HETE nu a reușit să se separe de a treia etapă a rachetei sale Pegasus în 1996) a extins gama de detecție de raze X și a oferit cercuri de eroare și mai strânse - doar ceea ce au nevoie astronomii pentru a-și îmbunătăți timpul de răspuns în localizarea postglows GRB.
Doi ani și câteva luni mai târziu (luni, 19 august 2002), HETE-2 a pornit clopotele și fluierele, deoarece o sursă puternică de raze gamma a fost detectată undeva în apropierea capului constelației Peștii Pesti. Acest eveniment (denumit GRB 020819) a determinat o serie de observatoare astronomice să înceapă să capteze fotoni de frecvență radio, infraroșu aproape și lumină vizibilă, în efortul de a determina exact locul unde a avut loc evenimentul și de a ajuta la sensul fenomenului care îl conduce.
Conform lucrării „The Radio Afterglow and Host Galaxy of the Dark GRB 020819” publicat pe 2 mai 2005 de o echipă internațională de investigatori (inclusiv Pall Jakobsson de la Institutul Niels Bohr din Copenhaga, Danemarca, care a dovedit acest articol), în termen de 4 ore de detectarea telescopului de 1 metru Siding Spring Observatory (SSO) din Australia a fost transformată într-o regiune de spațiu mai mică de 1 / 7th diametrul aparent al Lunii. 13 ore mai târziu, un al doilea instrument, ceva mai mare - unitatea P60 de 1,5 metri la Mt. Palomar - s-a alăturat și el alergării. Niciun instrument - în ciuda captării luminii la fel de slabă ca mărimea 22 - nu a surprins nimic neobișnuit pentru acea regiune a spațiului. Cu toate acestea, o galaxie spirală cu bară în față, mare și extrem de fotogenică, de 19,5, s-a încadrat frumos în mâinile instrumentelor lor.
Cincisprezece zile mai târziu, instrumentul Keck ESI de 10 metri de pe Mauna Kea, Hawaii a imaginat aceeași regiune cu lumină albastră și roșie, până la magnitudinea de 26,9. La această adâncime optică, un „blob” distinct de o magnitudine a 24-a (se presupune că este o regiune de formare a stelelor HII) ar putea fi văzut la 3 arc secunde la nord de galaxia spirală. O ultimă încercare de a detecta ceva mai departe a fost făcută la 1 ianuarie 2003 - folosind din nou metrul Keck 10. Nu s-a observat nicio schimbare în lumina optică care emană din regiunea GRB 020819. Toate acestea au confirmat că niciun efect ulterior vizibil nu a însoțit izbucnirea de raze gamma detectate de HETE-2 cu aproximativ 134 de zile mai devreme. Echipa de anchetă a avut „bursterul cu raze gamma întunecate”. Mai târziu avea să vină sarcina de a-mi da seama exact ce naiba era - sau cel puțin nu ...
Periodic pe tot parcursul ciclului de inspecție optică și aproape de infraroșu, regiunea exploziei a fost monitorizată în frecvențele de unde radio. Folosind VLA (Very Large Array - format din 27 de vase configurate în Y, de 25 de metri, situate la cincizeci de mile vest de Socorro, New Mexico), echipa a reușit să surprindă un traseu în scădere cu radiații de 8,48 Ghz și i-a identificat localitatea.
Primele unde radio de la GRB 020819 au fost colectate la 1,75 zile de la alerta HETE-2. Până în ziua 157, nivelurile de energie rf s-au aplatizat până la punctul în care sursa nu mai putea fi văzută cu încredere. Cu toate acestea, până în acest moment, locația sa a fost identificată în „blob” la trei secunde de arc la nord de miezul galaxiei spirală neîncadrate anterior. Din nefericire - din cauza slăbiciunii sale - distanța până la blob în sine nu a putut fi determinată spectrografic - cu toate acestea, galaxia s-a găsit la o distanță de 6,2 BLY și se bucură de „încredere ridicată” în ceea ce privește relația cu sursa.
Ca urmare a unor astfel de investigații, astronomiștii învață din ce în ce mai mult despre o clasă de evenimente cataclismice care duce la fluxuri masive de fotoni cu energie înaltă și scăzută, în timp ce omite aproape complet frecvențele intermediare - cum ar fi ultraviolete, vizibile și aproape infraroșu de lumină. Există ceva care să poată da socoteală pentru asta?
Pe baza învățării de la 020819 GRB, echipa a explorat trei modele de șoc cu bile de foc despre cum ar putea apărea GRB-uri întunecate. Dintre cele trei (o extindere uniformă a gazelor cu energie mare într-un mediu omogen, chiar expansiunea într-un mediu stratificat și un jet colimat care pătrunde în orice tip de mediu), cea mai bună potrivire împotriva comportamentelor GRB 020819 a fost cea a unei extinderi uniforme a gazelor cu energie mare într-un mediu omogen de alte gaze (model propus pentru prima dată de astrofizicianul R. Sari și colab., în 1998). În virtutea acestui model de extindere izotropă, este (în cuvintele echipei de investigare) că „doar o cantitate modestă de dispariție trebuie invocată” pentru a ține cont de absența luminii vizibile.
Pe lângă reducerea gamei de scenarii posibile asociate cu GRB-uri întunecate, echipa a ajuns la concluzia că „GRB 020819, o explozie relativ în apropiere, este doar unul dintre cele două dintre cele 14 GRB localizate în (2 arc minute) folosind HETE-2 care face nu aveți OA raportată. Acest lucru oferă sprijin la propunerea recentă conform căreia fracția de explozie întunecată este cu mult mai mică decât cea sugerată anterior, poate la fel de mică ca 10%. ”
Scris de Jeff Barbour
