1967. gadā NASA zinātnieki pamanīja kaut ko tādu, ko viņi vēl nebija redzējuši, ieradušies no dziļas kosmosa. Tajā, kas kļuvis pazīstams kā “Vela incidents”, vairāki satelīti reģistrēja Gamma-Ray Burst (GRB), kas bija tik spilgts, ka uz īsu brīdi apsteidza visu galaktiku. Ņemot vērā viņu satriecošo spēku un īslaicīgo raksturu, astronomi ir vēlējušies noteikt, kā un kāpēc šie pārrāvumi notiek.
Novērošanas gadu desmiti ļāva secināt, ka šie sprādzieni notiek, kad masīva zvaigzne nonāk supernovā, taču astronomi joprojām nebija pārliecināti, kāpēc tas notika dažos gadījumos, bet ne citos. Pateicoties jauniem Vorikas Universitātes komandas pētījumiem, šķiet, ka GRB izgatavošanas atslēga ir bināro zvaigžņu sistēmās - t.i., zvaigznei ir nepieciešams pavadonis, lai radītu spilgtāko sprādzienu Visumā.
Pētniecības komandu, kas atbildīga par atklājumu, vadīja doktors Ešlijs Krimss. Vorikas Universitātes Fizikas katedras students. Sava pētījuma nolūkā komanda pievērsās galvenajam noslēpumam par ilgstošiem GRB, kas ir tas, kā zvaigznes var pietiekami ātri uzpūst, lai radītu novērotos sprādzienus.
Īsāk sakot, GRB rodas, kad masīvas zvaigznes (apmēram desmit reizes lielākas par mūsu Sauli) nonāk supernovā un sabrūk neitronu zvaigznē vai melnajā caurumā. Procesa laikā zvaigznes ārējie slāņi tiek izpūsti, un izmestais materiāls saplacinās diskā ap jaunizveidoto palieku, lai saglabātu leņķisko impulsu. Kad šis materiāls iekrīt uz iekšu, šis impulss to palaiž no poliem izplūstošu sprauslu veidā.
Tās ir pazīstamas kā “relativistiskās sprauslas”, jo tajās esošais materiāls tiek paātrināts, lai aizvērtu gaismas ātrumu. Kaut arī GRB ir visgaišākie notikumi Visumā, tie ir novērojami tikai no Zemes, kad viena no to polārajām asīm ir vērsta tieši uz mums - tas nozīmē, ka astronomi var redzēt tikai aptuveni 10-20% no tiem. Tie ir arī ļoti īsi, kad notiek astronomiskas parādības, kas ilgst no sekundes daļas līdz vairākām minūtēm.
Turklāt zvaigznei ir ārkārtīgi ātri jāvērpjas, lai materiālu izlaistu gar polārajām asīm tuvu gaismas ātrumam. Tas norāda uz astronomu satraukumu, jo zvaigznes parasti ļoti ātri zaudē iegūto griezienu. Lai risinātu šos neatrisinātos jautājumus, komanda paļāvās uz zvaigžņu evolūcijas modeļu kolekciju, lai pārbaudītu masīvo zvaigžņu izturēšanos, kad tās sabrūk.
Šos modeļus izveidoja doktors Jans J. Eldridžs no Jaunzēlandes Oklendas universitātes ar Vorikas universitātes pētnieku palīdzību. Apvienojumā ar metodi, kas pazīstama kā binārā populācijas sintēze, zinātnieki simulēja tūkstošiem zvaigžņu sistēmu populāciju, lai identificētu mehānismu, kā var notikt reti sprādzieni, kas rada GRB.
Tādējādi pētnieki spēja ierobežot faktorus, kas izraisa relativistiskas strūklas veidošanos no dažām sabrūkošām zvaigznēm. Viņi atklāja, ka plūdmaiņu ietekme, līdzīga tai, kas notiek starp Zemi un Mēnesi, bija vienīgais iespējamais izskaidrojums. Citiem vārdiem sakot, ilgstošas GRB rodas binārās zvaigžņu sistēmās, kur zvaigznes tiek savietotas savās spinēs, radot spēcīgu plūdmaiņas efektu, kas paātrina to pagriešanos.
Kā Chrimes paskaidroja nesenā Warwick paziņojumā presei:
“Mēs prognozējam, kāda veida zvaigznes vai sistēmas rada gamma staru pārrāvumus, kas ir vislielākie sprādzieni Visumā. Līdz šim nav bijis skaidrs, kāda veida zvaigznes vai binārā sistēma jums ir nepieciešama, lai iegūtu šo rezultātu.
“Jautājums ir bijis par to, kā zvaigzne sāk griezties vai laika gaitā saglabā savu griešanos. Mēs noskaidrojām, ka zvaigznes paisuma ietekme uz tās partneri bremzē viņu palēnināšanos un dažos gadījumos tas tos palielina. Viņi zog rotācijas enerģiju no sava pavadoņa, kā rezultātā viņi pēc tam dreifē tālāk.
“Mēs esam noteikuši, ka lielākā daļa zvaigžņu ātri griežas tieši tāpēc, ka tās atrodas binārā sistēmā. ”
Kā uzsvēra doktore Elizabete Stenveja - Vorikas Universitātes Fizikas departamenta pētniece un pētījuma līdzautore, asināriem binārā evolūcija nav tik jauna. Tomēr dažāda veida aprēķini, ko veica Krimsa un viņas kolēģi, nekad iepriekš nav veikti, ņemot vērā sarežģītos aprēķinus. Tādējādi šis pētījums ir pirmais, kurā apskatīti fizikālie mehānismi darbā bināro modeļu ietvaros.
"Bija arī liela dilemma par to zvaigžņu metaliskumu, kuras rada gamma staru pārrāvumus," viņa sacīja. “Kā astronomi, mēs mēra zvaigžņu sastāvu un dominējošajam ceļam gamma staru pārrāvumos ir nepieciešams ļoti maz dzelzs atomu vai citu smagu elementu zvaigžņu atmosfērā. Ir bijis mīkla, kāpēc zvaigznēs redzam dažādas kompozīcijas, kas rada gamma staru pārrāvumus, un šis modelis piedāvā skaidrojumu. ”
Pateicoties šim jaunākajam pētījumam un iegūtajam modelim, kas nodrošina bināro evolūciju, astronomi varēs paredzēt, kādai vajadzētu izskatīties GRB ražojošām zvaigznēm, ņemot vērā temperatūru, spilgtumu un viņu pavadošās zvaigznes īpašības. Raugoties nākotnē, Chimes un viņas kolēģi cer izpētīt un modelēt īslaicīgas parādības, kas astronomiem paliek noslēpums.
Tie ietver ātros radio pārrāvumus (FRB) un to, kas tos izraisa (īpaši atkārtojošās šķirnes), vai pat retākus notikumus, piemēram, zvaigžņu pārveidošanu melnajos caurumos. Pētījums, kas apraksta viņu atradumus, parādījās Karaliskās astronomiskās biedrības ikmēneša paziņojumi un to finansēja Zinātnes un tehnoloģiju iespēju padome Apvienotās Karalistes Pētniecības un jauninājumu jomā.
