Secvența de viață a stelelor, care se termină cu formarea unei găuri negre. Credit imagine: Nicolle Rager Fuller / NSF Click pentru mărire
La doar câteva sute de milioane de ani după Big Bang, o stea masivă și-a epuizat combustibilul, s-a prăbușit ca o gaură neagră și a explodat ca o rafală de raze gamma. Radiația de la acest eveniment catastrofal a ajuns abia acum pe Pământ, iar astronomii o folosesc pentru a privi înapoi la primele momente ale Universului. Izbucnirea, numită GRB 050904, a fost observată de satelitul Swift al NASA pe 4 septembrie 2005. Un lucru neobișnuit în această explozie este că a durat 500 de secunde - majoritatea s-au terminat într-o fracțiune din acest timp.
Venea de la marginea universului vizibil, cea mai îndepărtată explozie detectată vreodată.
În numărul săptămânii despre Nature, oamenii de știință de la Penn State University și colegii lor din SUA și din Europa discută cum această explozie, detectată la 4 septembrie 2005, a fost rezultatul unei stele masive prăbușite într-o gaură neagră.
Explozia, numită explozie cu raze gamma, provine dintr-o epocă la scurt timp după formarea stelelor și a galaxiilor, la aproximativ 500 de milioane la 1 miliard de ani după Big Bang. Universul are acum 13,7 miliarde de ani, așa că explozia din septembrie servește ca sondă pentru a studia condițiile universului timpuriu.
„Aceasta a fost o stea masivă care a trăit rapid și a murit tânără”, a declarat David Burrows, om de știință principal și profesor de astronomie și astrofizică la Penn State, coautor la unul dintre cele trei rapoarte despre această explozie publicată săptămâna aceasta în Nature. „Această stea a fost probabil diferită de cea pe care o vedem astăzi, tipul care ar fi putut exista doar în universul timpuriu.”
Explozia, numită GRB 050904 după data la care a fost identificată, a fost detectată de satelitul Swift al NASA, care este operat de Penn State. Swift a furnizat coordonatele de explozie, astfel încât alți sateliți și telescoape la sol să poată observa explozia. În mod obișnuit, exploziile durează doar 10 secunde, dar ulterior va rămâne câteva zile.
050904 GRB proveneau de la Pământ la 13 miliarde de ani-lumină, ceea ce înseamnă că s-a produs acum 13 miliarde de ani, pentru că a durat mult până când lumina a ajuns la noi. Oamenii de știință au detectat doar câteva obiecte aflate la mai mult de 12 miliarde de ani lumină distanță, astfel încât explozia este extrem de importantă pentru înțelegerea universului dincolo de raza de acțiune a celor mai mari telescoape.
„Deoarece explozia a fost mai luminoasă decât un miliard de sori, mulți telescoape au putut-o studia chiar de la o distanță atât de mare”, a spus Burrows, a cărei analiză se concentrează în principal pe datele Swift de pe cele trei telescoape ale sale, care acoperă o serie de raze gamma, raze X. , respectiv lungimi de undă ultraviolete / optice. Burrows este omul de știință principal pentru telescopul cu raze X al Swift.
Echipa Swift a găsit mai multe caracteristici unice în GRB 050904. Izbucnirea a fost de lungă durată de aproximativ 500 de secunde - iar capătul cozii a exploziei a prezentat mai multe flăcări. Aceste caracteristici implică faptul că noua gaură neagră nu s-a format instantaneu, așa cum au considerat unii oameni de știință, ci mai degrabă a fost un eveniment mai lung, haotic.
Izbucnirile cu raze gamma mai apropiate nu au la fel de flăcări, ceea ce implică faptul că cele mai vechi găuri negre s-au putut forma diferit de cele din epoca modernă, a spus Burrows. Diferența ar putea fi pentru că primele stele erau mai masive decât stelele moderne. Sau, ar putea fi rezultatul mediului universului timpuriu când primele stele au început să transforme hidrogenul și heliul (create în Big Bang) în elemente mai grele.
GRB 050904, arată, de fapt, indicii ale elementelor mai grele, recent conținute, conform datelor de la telescoape la sol. Această descoperire este subiectul unui al doilea articol despre Nature al unui grup japonez condus de Nobuyuki Kawai la Institutul de Tehnologie din Tokyo.
GRB 050904 a prezentat, de asemenea, dilatarea timpului, rezultat al vastei extinderi a universului în cei 13 miliarde de ani în care a fost necesară lumina pentru a ajunge pe noi pe Pământ. Această dilatare rezultă că lumina apare mult mai roșu decât atunci când a fost emisă în explozie și, de asemenea, modifică percepția noastră asupra timpului în comparație cu ceasul intern al exploziei.
Acești factori au funcționat în favoarea oamenilor de știință. Echipa Penn State a transformat instrumentele lui Swift în explozie la aproximativ 2 minute de la începerea evenimentului. Cu toate acestea, explozia a evoluat ca și cum ar fi în mișcare lentă și a fost doar aproximativ 23 de secunde în explozie. Astfel, oamenii de știință au putut vedea explozia într-un stadiu foarte timpuriu.
Un alt obiect - un quasar - a fost descoperit la o distanță mai mare. Cu toate acestea, în timp ce cvasarii sunt găuri negre supermasive care conțin masa de miliarde de stele, această explozie provine de la o singură stea. Detectarea GRB 050904 confirmă faptul că stelele masive s-au amestecat cu cele mai vechi quasare. De asemenea, confirmă faptul că și mai multe explozii de stele îndepărtate - poate de la primele stele, spun teoreticienii - pot fi studiate printr-o combinație de observații cu Swift și alte telescoape de talie mondială.
„Am conceput Swift pentru a căuta explozii slabe care vin de la marginea universului”, a spus Neil Gehrels al Centrului de zbor spațial Goddard al NASA din Greenbelt, Maryland, investigatorul principal al Swift. „Acum avem unul și este fascinant. Pentru prima oară, putem învăța despre stele individuale de aproape începutul timpului. Cu siguranță, există multe altele. ”
Swift a fost lansat în noiembrie 2004 și a fost complet operațional până în ianuarie 2005. Swift poartă trei instrumente principale: telescopul de alertă Burst, telescopul cu raze X și telescopul ultraviolete / optice. Detectorul de raze gamma Swift, Burst Alert Telescope, asigură locația inițială rapidă, a fost construit în principal de Centrul de zbor spațial Goddard NASA din Greenbelt și Laboratorul Național Los Alamos și a fost construit la GSFC. Telescopul de raze X și Telescopul UV / Optic Swift au fost dezvoltate și construite de echipe internaționale conduse de Penn State și au atras mult experiența din fiecare instituție cu misiunile spațiale anterioare. Telescopul cu raze X a rezultat din colaborarea lui Penn State cu Universitatea din Leicester din Anglia și cu Observatorul astronomic Brera din Italia. Telescopul ultraviolete / optice a rezultat din colaborarea lui Penn State cu Laboratorul de Științe Spațiale Mullard al Universității Universității-Londra. Aceste trei telescoape oferă Swift capacitatea de a face observații aproape imediate ale celor mai multe rafale de raze gamma, deoarece Swift se poate roti atât de repede pentru a orienta spre sursa semnalului de raze gamma.
Sursa originală: Comunicat de presă PSU
