Pārplīsis tumšs gamma stars GRB020819. Attēla kredīts: Keck. Noklikšķiniet, lai palielinātu.
Praktiski viss, ko mēs zinām par Visumu, nonāk pie mums caur gaismas aģentūru. Atšķirībā no matērijas, gaisma ir unikāli piemērota, lai mūsu instrumentiem nobrauktu milzīgus attālumus kosmosā. Lielākā daļa astronomisko parādību tomēr ir noturīgas un atkārtojamas - mēs varam paļauties uz tām, lai “pakavētos” ilglaicīgai novērošanai vai “atgrieztos apkārt” regulāri. Bet tas tā nav gamma staru pārrāvumiem (GRB) - tiem noslēpumainajiem kosmoloģiskajiem notikumiem, kas uzlādē fotonus (un apakšatomu daļiņas) ar absurdi augstu enerģijas līmeni.
Pirmais atklātais debess GRB notika kodolieroču līguma uzraudzības laikā 1967. gadā. Šis notikums prasīja vairākus gadus ilgas analīzes, pirms tika apstiprināta tā ārpuszemes izcelsme. Pēc šī atklājuma tika ieviestas primitīvas triangulācijas metodes, izmantojot detektorus, kas atradās uz dažādām kosmiskajām zondēm Starpplanētu tīklā (IPN). Šādas metodes prasīja daudz skaitļu sagraušanu un padarīja tūlītēju sekošanu, izmantojot zemes instrumentus, neiespējamus. Neskatoties uz kavēšanos, simtiem gamma staru avotu tika katalogizēti. Mūsdienās - pat izmantojot internetu - joprojām būtu vajadzīgas vairākas dienas, lai atbildētu, izmantojot IPN tipa noteikšanas pieeju.
Tas viss sāka mainīties 1991. gadā, kad NASA ievietoja kosmonautiku Compton Gamma Ray Observatory (CGRO) kosmosā, izmantojot kosmosa kuģi Atlantis kā daļu no tās “Lielajām observatorijām”. Četru mēnešu laikā pēc debesu skenēšanas CGRO astronomiem lika saprast, ka Visums gandrīz katru dienu ir ticis pakļauts sporādiskām un plaši izplatītām gamma staru paroksizmām - paroksizmām, ko izraisa kataklizmiski notikumi, kas visā pasaulē izceļ lielu gamma un cita augstas enerģijas starojuma daudzumu. telpas-laika bezdibenis.
Bet CGRO bija viens galvenais ierobežojums - lai arī tas varēja ātri atklāt gamma starus un brīdināt astronomus, tas nebija īpaši precīzs attiecībā uz to, kur šādi notikumi notika kosmosā. Šī lielā “kļūdu loka” dēļ astronomi nespēja noteikt šādu notikumu redzamo gaismu “pēcspuldzē”. Neskatoties uz šo ierobežojumu, CGRO turpināja atklāt simtiem nepārtrauktu, periodisku un epizodisku gamma staru avotu - ieskaitot supernovas, pulsārus, melnos caurumus, kvazārus un pat pašu Zemi! Tikmēr CGRO atklāja arī kaut ko negaidītu - atsevišķi pulsators darbojās kā gamma staru šaurjoslas raidītāji bez redzamās gaismas pavadīšanas - un tajā atradās astronoma pirmā “tumšo” GRB izjūta.
Šodien mēs zinām, ka “tumšie pulsāri” nav vienīgie Visuma “tumšie” gamma staru avoti. Astronomi ir secinājuši, ka nelielai epizodisko (tikai vienreizējo) GRB daļai ir arī zems redzamās gaismas līmenis, un viņi - tāpat kā ikviens, ko kutina neparasts un neizskaidrojams - vēlas uzzināt, kāpēc. Patiesībā GRB ir tik unikāli, ka entuziastus bieži var dzirdēt sakot: “Kad esat redzējis vienu GRB, jūs esat redzējis vienu GRB”.
Pirmais satelīts, kas vienkāršoja GRB pēcspīduma optisko noteikšanu, bija BeppoSAX. BeppoSAX, kuru 1990. gadu vidū izstrādāja Itālijas Kosmosa aģentūra, no Kanaveralas raga sāka darbu 1996. gada 30. aprīlī un turpināja līdz 2002. gadam atklāt un precīzi noteikt rentgenstaru emisijas avotus. BeppoSax kļūdu loks bija pietiekami mazs, lai optiskie astronomi varētu ātri izsekot daudziem GRB. pēcplūdes, lai veiktu detalizētu izpēti redzamā gaismā, izmantojot uz zemes bāzētus instrumentus.
BeppoSAX atkārtoti ienāca Zemes atmosfērā 2003. gada 29. aprīlī, taču līdz tam NASA nomaiņa (HETE-2 - High Energy Transient Explorer-2) jau vairākus gadus atradās stacijā zemas zemes orbītā. Instrumenti HETE-2 (tā pirmais iemiesojums HETE neizdevās atdalīties no Pegasus raķetes trešās pakāpes 1996. gadā) paplašināja rentgenstaru noteikšanas diapazonu un nodrošināja vēl stingrākus kļūdu lokus - tieši to, kas astronomiem bija nepieciešams, lai uzlabotu viņu reakcijas laiku atrašanās vietas noteikšana pēc GRB.
Divus gadus un dažus mēnešus vēlāk (pirmdien, 2002. gada 19. augustā) HETE-2 atslēdza zvanus un svilpes, jo kaut kur netālu no zvaigznāja Zivis Zivis galvas tika atklāts spēcīgs gamma starojuma avots. Šis notikums (apzīmēts ar GRB 020819) izraisīja virkni astronomisko observatoriju, kas sāka uztvert radiofrekvences, tuvās infrasarkanās un redzamās gaismas fotonus, cenšoties precīzi noteikt notikuma vietu un palīdzēt izprast parādību, kas to virza.
Saskaņā ar rakstu “Tumšās GRB 020819 radio pēcspīdēšanas un uzņemšanas galaktika”, ko 2005. gada 2. maijā publicēja starptautiska izmeklētāju grupa (ieskaitot Pallu Jakobsonu no Nīla Bora institūta Kopenhāgenā, Dānijā, kurš pierādīja šo rakstu), 4 stundu laikā pēc atklājot 1 metra Siding Spring Observatory (SSO) teleskopu Austrālijā, tika pagriezts uz kosmosa reģionu, kas ir mazāks par 1/7 no Mēness šķietamā diametra. Pēc 13 stundām otrs, nedaudz lielāks instruments - 1,5 metru P60 vienība kalnā. Palomārs - arī pievienojās pakaļdzīšanos. Neviens instruments, neraugoties uz gaismas uztveršanu tik vājā kā 22. stipruma pakāpē, neaptvēra neko neparastu šajā kosmosa reģionā. Tomēr liela un ārkārtīgi fotogeniska 19,5 magnitūdas spirālveida galaktika, kas vērsta pret acīm, labi atradās viņu instrumentu rokās.
Pēc piecpadsmit dienām 10 metru Keck ESI instruments Havaju salās Mauna Kea attēloja to pašu reģionu zilā un sarkanā gaismā līdz 26.9. Šajā optiskajā dziļumā 3 loka sekundes uz ziemeļiem no spirālveida galaktikas varēja redzēt izteiktu 24. lieluma “lāsi” (domājams, ka tas ir HII zvaigžņu veidošanās reģions). Pēdējais mēģinājums atklāt kaut ko tālāk tika veikts 2003. gada 1. janvārī - atkal izmantojot Keck 10 metru. No GRB 020819 apgabala izstarotajā optiskajā gaismā nekādas izmaiņas netika novērotas. Tas viss apstiprināja, ka neviens redzams pēcspīdums nebija pievienots gammas staru uzliesmojumam, ko HETE-2 atklāja aptuveni 134 dienas agrāk. Izmeklēšanas grupai bija savs “tumšās gammas staru kūlis”. Vēlāk nāksies izdomāt, kas tieši tāds bija - vai vismaz nebija ...
Periodiski visā optiskās un gandrīz infrasarkanās pārbaudes ciklā eksplozijas reģions tika novērots radioviļņu frekvencēs. Izmantojot VLA (ļoti lielu masīvu - kas sastāv no 27 Y konfigurētiem 25 metru trauciņiem, kas atrodas piecdesmit jūdzes uz rietumiem no Socorro, Ņūmeksikā), komandai izdevās uztvert sarūkošo taku ar 8,48 Ghz starojumu un noteica tā lokalizāciju.
Pirmie radioviļņi no GRB 020819 tika savākti 1,75 dienas pēc HETE-2 trauksmes. Līdz 157. dienai rf enerģijas līmeņi samazinājās līdz vietai, kur avotu vairs nevarēja pārliecinoši redzēt. Tomēr līdz tam laikam tā atrašanās vieta bija precīzi norādīta uz “lāsei” trīs loka sekundes uz ziemeļiem no iepriekš nebijušās spirālveida galaktikas kodola. Diemžēl sava vājuma dēļ attālumu līdz pašam lāsei nevarēja noteikt spektrogrāfiski - tomēr tika atklāts, ka galaktika atrodas aptuveni 6,2 BLY attālumā un bauda “augstu pārliecību” par attiecībām ar avotu.
Šādu pētījumu rezultātā astronomi arvien vairāk un vairāk uzzina par kataklizmisko notikumu klasi, kuras rezultātā rodas milzīgas augstas un zemas enerģijas fotonu plūsmas, vienlaikus gandrīz pilnībā izlaižot starpposma frekvences - piemēram, ultravioleto, redzamo un gaismas tuvās infrasarkano staru. Vai ir kaut kas, kas to varētu izskaidrot?
Balstoties uz mācību no GRB 020819, komanda izpētīja trīs ugunsbumbas šoka modeļus, kā varētu parādīties tumši GRB. No trim (vienmērīga augstas enerģijas gāzu izplešanās viendabīgā vidē, vienmērīga izkliedēšanās stratificētā vidē un kolimēta strūkla, kas iekļūst jebkura tipa vidē) GRB 020819 uzvedībai vispiemērotākā bija vienmērīgas augstas enerģijas gāzu izplešanās. citu gāzu viendabīgā vidē (modelis, ko 1998. gadā pirmo reizi ierosināja astrofiziķis R. Sari et al.). Šī izotropā izplešanās modeļa priekšrocība ir (pēc izmeklēšanas grupas vārdiem), ka “ir jāizsauc tikai neliels daudzums izmiršanas”, lai ņemtu vērā redzamās gaismas neesamību.
Papildus sašaurinātajam ar tumšajiem GRB saistīto scenāriju diapazonam komanda secināja, ka “GRB 020819, kas ir salīdzinoši tuvumā esošs pārsprāgums, ir tikai viens no diviem no 14 GRB, kas lokalizēts HETE-2 (2 loka minūšu laikā izmantojot), kurš darbojas nav ziņots par OA. Tas atbalsta neseno apgalvojumu, ka tumšās pārrāvuma frakcija ir daudz zemāka nekā iepriekš ieteikts, iespējams, tik mazs, ka 10%. ”
Raksta Džefs Barbors
