Dezvăluirea misterului Gamma Ray Bursts (GRBs) este o poveste plină de intrigi internaționale, pretenții fantastice, urmăriri serioase și îmbunătățiri incrementale în înțelegerea adevăratei naturi și a implicațiilor celor mai energice forțe distructive din Univers. Noile rezultate ale unei echipe de oameni de știință care studiază așa-numitele „explozii de raze gamma întunecate” au prins cu fermitate o nouă piesă în puzzle-ul GRB. Această cercetare este prezentată într-o lucrare care va apărea în revista Astronomy & Astrophysics din 16 decembrie 2010.
Descoperirea GRB-urilor a fost un rezultat neașteptat al programului spațial american și al armatei care ține filele pe ruși pentru a verifica respectarea unui tratat de interzicere a testelor nucleare de război rece. Pentru a fi siguri că rușii nu detonau arme nucleare în partea îndepărtată a Lunii, navele spațiale Vela din 1960 au fost echipate cu detectoare de raze gamma. Luna ar putea proteja semnătura evidentă a razelor X din partea îndepărtată, dar razele gamma ar pătrunde chiar pe Lună și ar putea fi detectate de sateliții Vela.
Până în 1965, s-a arătat că evenimentele care au declanșat detectoarele, dar în mod clar nu erau semnături ale detonațiilor nucleare, așa că au fost depuse cu atenție și în secret, depuse pentru viitorul studiu. În 1972, astronomii au putut să deducă direcțiile către evenimente cu suficientă precizie pentru a exclude Soarele și Pământul ca surse. Au ajuns la concluzia că aceste evenimente cu raze gamma au fost „de origine cosmică”. În 1973, această descoperire a fost anunțată în Astrophysical Journal.
Acest lucru a creat o agitație destul de mare în comunitatea astronomică și zeci de documente despre GRB și cauzele lor au început să apară în literatura de specialitate. Inițial, cei mai mulți au emis ipoteza originii acestor evenimente din propria noastră galaxie. Progresul a fost dureros până la lansarea în 1991 a Compton Gamma Ray Observatory. Acest satelit a furnizat date cruciale care indică faptul că distribuția GRB-urilor nu este influențată de o direcție specială în spațiu, cum ar fi spre planul galactic sau spre centrul galaxiei Calea Lactee. GRB-urile au venit de pretutindeni. Sunt de origine „cosmică”. Acesta a fost un pas mare în direcția corectă, dar a creat mai multe întrebări.
Timp de zeci de ani, astronomii au căutat un omolog, orice obiect astronomic coincid cu o explozie observată recent. Însă lipsa de precizie în locația GRB-urilor de către instrumentele zilei a încercat frustrat să depisteze sursele acestor explozii cosmice. În 1997, BeppoSAX a detectat un GRB în radiografii la scurt timp după un eveniment, iar optica după strălucire a fost detectată 20 de ore mai târziu de Telescopul William Herschel. Imagistica profundă a putut identifica o galaxie slabă și îndepărtată ca gazdă a GRB. În decurs de un an, argumentul privind distanțele până la GRB s-a încheiat. GRB apar în galaxiile extrem de îndepărtate. Asocierea lor cu supernovele și moartea unor stele foarte masive au dat, de asemenea, indicii cu privire la natura sistemelor care produc GRB-uri.
Nu a trecut prea mult timp până la cursă pentru a identifica rezultatele optice ale GRB-urilor încălzite și sateliții noi au ajutat la identificarea locațiilor acestora după străluciri și galaxiile gazdă. Satelitul Swift, lansat în 2004, este echipat cu un detector de raze gamma foarte sensibil, precum și raze X și telescoape optice, care pot fi rapid utilizate pentru a observa automat emisiile ulterioare în urma unei explozii, precum și pentru a trimite o notificare unei rețele de telescoape la sol pentru observații rapide.
Astăzi, astronomii recunosc două clasificări ale GRB, evenimente de lungă durată și evenimente de scurtă durată. Scurtele cu raze gamma sunt probabil datorate fuziunii stelelor de neutroni și nu sunt asociate cu supernovele. Exploziile cu raze gamma de lungă durată (GRB) sunt esențiale pentru înțelegerea fizicii exploziilor GRB, impactul GRB asupra mediului înconjurător, precum și implicațiile GRB asupra formării stelelor timpurii și istoria și soarta Universului.
În timp ce postglow-urile cu raze X sunt de obicei detectate pentru fiecare GRB, unii au refuzat să renunțe la ulterior. Inițial, acele GRB-uri cu raze X, dar fără ulterior optice, au fost create „GRB-uri întunecate”. Definiția „exploziei de raze gamma întunecate” a fost perfecționată, adăugând o limită de timp și luminozitate și calculând puterea totală de energie a GRB.
Această lipsă a unei semnături optice ar putea avea mai multe origini. Ulterior ar putea avea o luminozitate intrinsec scăzută. Cu alte cuvinte, pot exista doar GRB-uri luminoase și slabe. Sau energia optică ar putea fi puternic absorbită de materialul intervenient, fie local în jurul GRB, fie de-a lungul liniei de vedere prin galaxia gazdă. O altă posibilitate este că lumina ar putea fi la un redshift atât de ridicat încât acoperirea și absorbția de către mediul intergalabic ar interzice detectarea în banda R folosită frecvent pentru a face aceste detectări.
În noul studiu, astronomii au combinat datele Swift cu noi observații făcute cu GROND, un instrument dedicat de urmărire GRB atașat la telescopul MPG / ESO de 2,2 metri la La Silla din Chile. GROND este un instrument de excepție pentru studiul postglow-urilor GRB. Poate observa o explozie în câteva minute de la o alertă venită de la Swift și are capacitatea de a observa simultan prin șapte filtre, acoperind părțile vizibile și aproape infraroșu ale spectrului.
Combinând datele GROND prelevate prin aceste șapte filtre cu observații Swift, astronomii au putut determina cu exactitate cantitatea de lumină emisă de după ulterior la lungimi de undă foarte diferite, până la razele X de mare energie până la infraroșu aproape. Apoi au utilizat aceste date pentru a măsura direct cantitatea de praf obscur între GRB și observatorii de pe Pământ. Din fericire, echipa a descoperit că GRB-urile întunecate nu necesită explicații exotice.
Ceea ce au descoperit este că o proporție semnificativă de explozii este redusă la aproximativ 60–80% din intensitatea lor inițială prin întunecarea prafului. Acest efect este exagerat pentru exploziile foarte îndepărtate, lăsând observatorul să vadă doar 30-50 la sută din lumină. Dând dovadă că este așa, acești astronomi au rezolvat în mod concludent puzzle-ul lipsurilor optice lipsă. Izbucnirile cu raze gamma întunecate sunt pur și simplu cele care au avut lumina vizibilă complet dezbrăcată înainte să ajungă la noi.
