Attēla kredīts: ESO
Gamma staru pārrāvumi ir daži no lielākajiem sprādzieniem Visumā; dažās sekundēs var saražot vairāk enerģijas, nekā Saule rada 10 miljardu gadu laikā. Tiek uzskatīts, ka tās rodas, sabrūkot supermasīvajai zvaigznei, ko sauc par hipernovu. Eiropas Dienvidu observatorijas astronomi izsekoja nesenā sprādziena pēkšņošanu, izmantojot paņēmienu, ko sauc par polarimetriju, kas ļauj izsekot sprādziena formai. Ja tas bija sfērisks sprādziens, gaismai būs nejauša polaritāte, taču viņi atklāja, ka gāze izplūst strūklās, kas laika gaitā paplašinās.
“Gamma-ray pārrāvumi (GRB)” noteikti ir vieni no dramatiskākajiem notikumiem, kas zināmi astrofizikā. Šie īsie enerģētisko gamma staru uzplaiksnījumi, kurus pirmo reizi 60. gadu beigās atklāja militārie pavadoņi, ilgst no mazāk nekā vienas sekundes līdz vairākām minūtēm.
Ir atklāts, ka GRB atrodas ļoti lielos (“kosmoloģiskos”) attālumos. Enerģija, kas dažās sekundēs izdalās šāda notikuma laikā, ir lielāka nekā Saulei visā tās dzīves laikā, kas ir vairāk nekā 10 000 miljoni gadu. GRB patiešām ir visspēcīgākie notikumi kopš Visumā zināmā Lielā sprādziena, sk. ESO PR 08/99 un ESO PR 20/00.
Pēdējo gadu laikā ir iegūti netieši pierādījumi tam, ka GRB signalizē par ārkārtīgi masīvu zvaigžņu, tā saukto hipernovu, sabrukšanu. Tas beidzot tika pierādīts pirms dažiem mēnešiem, kad astronomi, izmantojot FORS instrumentu uz ESO ļoti lielā teleskopa (VLT), vēl nebijuši detalizēti dokumentēja izmaiņas gamma staru pārraušanas gaismas avota spektrā (“optiskajā pēcspīdējumā”) GRB 030329 (sal. ESO PR 16/03). Šajā gadījumā tika nodrošināta pārliecinoša un tieša saikne starp kosmoloģiskiem gamma staru pārrāvumiem un ļoti masīvu zvaigžņu sprādzieniem.
Gamma-Ray Burst GRB 030329 2003. gada 29. martā atklāja NASA kosmosa kuģis High Energy Transient Explorer. Turpmākie novērojumi ar UVES spektrogrāfu 8,2 m garā VLT KUEYEN teleskopā Paranal Observatory (Čīle) parādīja, ka sarkanais nobīde ir 0,1685 [1]. Tas atbilst apmēram 2650 miljonu gaismas gadu attālumam, padarot GRB 030329 par otro tuvāko ilgtermiņa GRB, kāds jebkad ticis atklāts. GRB 030329 tuvums ļāva iegūt ļoti spilgtu pēcplūdes izstarojumu, ļaujot veikt visplašākos novērojumus par jebkuru līdzšinējo mirdzumu.
Astronomu komanda [2], kuru vadīja Džofs Greiners no Maksla Planka institūta ārējā ekstratristrīdes fizikā (Vācija), nolēma izmantot šo unikālo iespēju izpētīt GRB 030329 pēcspīduma polarizācijas īpašības, kā tas izveidojās pēc eksplozija.
Hipernovas, GRB avots, patiešām ir tik tālu, ka tās var uzskatīt tikai par neatrisinātiem gaismas punktiem. Lai pārbaudītu savu telpisko struktūru, astronomi jāpaļaujas uz triku: polarimetriju (sk. ESO PR 23/03).
Polarimetrija darbojas šādi: gaismu veido elektromagnētiski viļņi, kas svārstās noteiktos virzienos (plaknēs). Gaismas atstarošana vai izkliede dod priekšroku noteiktām elektriskā un magnētiskā lauka orientācijām pār citām. Tāpēc polarizējošās saulesbrilles var izfiltrēt saules gaismas spīdumu, kas atstaro dīķi.
Apstarojumu gamma-staru pārrāvumā ģenerē sakārtotā magnētiskajā laukā kā tā saukto sinhrotrona starojumu [3]. Ja hipernova ir sfēriski simetriska, visas elektromagnētisko viļņu orientācijas būs vienādi un vidēji izlīdzināsies, tāpēc nebūs neto polarizācijas. Ja gāze tomēr netiek izmesta simetriski, bet gan ar strūklu, uz gaismas tiks iespiesta neliela tīkla polarizācija. Šī neto polarizācija mainīsies ar laiku, jo strūklas atvēršanās leņķis ar laiku paplašinās, un mēs redzam atšķirīgu emisijas konusa daļu.
Pēc tam, izpētot gamma staru pārrāvuma pēcspīduma polarizācijas īpašības, iespējams iegūt zināšanas par pamatā esošajām telpiskajām struktūrām un magnētiskā lauka stiprumu un orientāciju reģionā, kur rodas starojums. "Un tas, veicot ilgstošu laika periodu, kad pēcoziegums izbalē un attīstās, nodrošina mūs ar unikālu diagnostikas rīku gamma-staru pārrāvuma pētījumiem", saka Jochen Greiner.
Lai arī pastāv iepriekšēji GRB optiskā pēcspīduma polarizācijas mērījumi, nekad nav veikts detalizēts pētījums par polarizācijas attīstību laika gaitā. Tas patiešām ir ļoti prasīgs uzdevums, iespējams tikai ar īpaši stabilu instrumentu uz lielākā teleskopa… un ar pietiekamu spilgtu optisko pēcspīdumu.
Tiklīdz tika atklāts GRB 030329, astronomu komanda tāpēc VLT ANTU teleskopā pievērsās jaudīgajam daudzrežīmu FORS1 instrumentam. Viņi 38 dienu laikā ieguva 31 polarimetrisku novērojumu, kas viņiem pirmo reizi ļāva izmērīt optiskā gamma-starojuma polarizācijas izmaiņas pēckara laikā. Šis unikālais novērojumu datu kopums nepārsniedzamā detalizēti dokumentē attālā objekta fiziskās izmaiņas.
Viņu dati rāda polarizācijas klātbūtni 0,3–2,5% līmenī visā 38 dienu periodā ar ievērojamām stiprības un orientācijas svārstībām laika grafikos līdz stundām. Šo īpašo uzvedību nav paredzējusi neviena no galvenajām teorijām.
Diemžēl ļoti sarežģītā šī GRB pēcspīduma gaismas līkne pati par sevi nav saprotama, novērš taisnu esošo polarizācijas modeļu izmantošanu. “Izrādās, ka strūklas virziena un magnētiskā lauka struktūras iegūšana nav tik vienkārša, kā mēs sākotnēji domājām”, atzīmē cits komandas loceklis Olafs Reimers. "Bet straujās polarizācijas īpašību izmaiņas, pat gludās pēcspīduma gaismas līknes fāzēs, rada izaicinājumu pēcspīdēšanas teorijai".
“Iespējams”, piebilst Džocēns Greiners, “kopējais zemais polarizācijas līmenis norāda, ka magnētiskā lauka stiprums paralēlajā un perpendikulārajā virzienā neatšķiras vairāk kā par 10%, tādējādi liekot domāt par lauku, kas ir cieši saistīts ar kustīgo materiālu. Tas atšķiras no liela mēroga lauka, kas ir palicis pāri no eksplodējošās zvaigznes un kurš, domājams, rada gamma staros augsta līmeņa polarizāciju. ”
Oriģinālais avots: ESO ziņu izlaidums
