M15 ir dubultā neitronu zvaigžņu sistēma, kas galu galā vardarbīgi saplūst. Attēla kredīts: NOAO Noklikšķiniet, lai palielinātu
Gamma staru sprādzieni ir visspēcīgākie sprādzieni Visumā, izstarojot milzīgu daudzumu augstas enerģijas starojuma. Gadu desmitiem viņu izcelsme bija noslēpums. Zinātnieki tagad uzskata, ka viņi saprot procesus, kas rada gamma staru pārrāvumus. Tomēr jauns Hārvarda-Smitsona astrofizikas centra (CfA) Jonathana Grindlaja un viņa kolēģu Simona Portegija Zverta (Astronomijas institūts, Nīderlande) un Stefana Makmilana (Dreksela universitāte) pētījums ierosina iepriekš neievērotu avotu dažām gamma- staru pārrāvumi: zvaigžņu sastapšanās globālo kopu ietvaros.
"Trešdaļa no visiem mūsu novērotajiem īsiem gamma staru pārrāvumiem var rasties no neitronu zvaigznīšu apvienošanās globālo kopās," sacīja Grindlajs.
Gamma staru pārrāvumiem (GRB) ir divas atšķirīgas “garšas”. Daži ilgst līdz minūtei vai pat ilgāk. Astronomi uzskata, ka šie garie GRB tiek ģenerēti, kad hipernovā eksplodē masīva zvaigzne. Citi pārrāvumi ilgst tikai sekundes daļu. Astronomi teorē, ka īso GRB veidojas no divu neitronu zvaigžņu jeb neitronu zvaigznes un melnā cauruma sadursmes.
Lielākā daļa divkāršo neitronu zvaigžņu sistēmu rodas, attīstoties divām masīvām zvaigznēm, kas jau riņķo ap otru. Dabiskā novecošanās procesa rezultātā abas kļūs par neitronu zvaigznēm (ja tās sākas ar noteiktu masu), kuras pēc tam spirālveidīgi sakrīt miljoniem vai miljardiem gadu, līdz tās saplūst un izdalās gamma staru pārrāvums.
Grindlaja pētījumi norāda uz vēl vienu iespējamu īsu GRB avotu - globular klasteriem. Globular klasteros ir dažas no visvecākajām zvaigznēm Visumā, kas tikai dažu gaismas gadu laikā ir nonākušas šaurā telpā. Šādi saspringtie kvartāli provocē daudzus tuvu zvaigžņu tikšanās gadījumus, no kuriem daži noved pie zvaigžņu maiņas. Ja neitronu zvaigzne ar zvaigžņu pavadoni (piemēram, balto punduri vai galvenās sekvences zvaigzni) apmainās ar savu partneri ar citu neitronu zvaigzni, iegūtais neitronu zvaigžņu pāris galu galā spirālveidīgi saplūst un eksplozīvi saduras, radot gamma staru pārrāvumu.
"Mēs redzam šīs prekursoru sistēmas, kas satur vienu neitronu zvaigznīti milisekundes impulsa formā, visā vietā riņķveida kopās," sacīja Grindlajs. “Plus, globular klasteri ir tik cieši iesaiņoti, ka jums ir daudz mijiedarbības. Tas ir dabisks veids, kā padarīt dubultas neitronu zvaigžņu sistēmas. ”
Astronomi veica apmēram 3 miljonus datoru simulāciju, lai aprēķinātu frekvenci, ar kādu divkāršās neitronu-zvaigžņu sistēmas var veidoties riņķveida kopās. Zinot, cik daudz cilvēku ir izveidojušies galaktikas vēsturē, un aptuveni cik ilgs laiks nepieciešams, lai sistēma saplūst, viņi pēc tam noteica īsu gamma staru pārrāvumu biežumu, kas sagaidāms no globālo kopu binārajiem failiem. Viņi lēš, ka no 10 līdz 30 procentiem no visiem mūsu novērotajiem īsiem gamma staru pārrāvumiem var rasties šādas sistēmas.
Šajā aplēsē ir ņemta vērā ziņkārīgā tendence, ko atklāja nesenie GRB novērojumi. Tiek lēsts, ka apvienošanās un tātad pārrāvumi no tā sauktajiem “diska” neitronzvaigžņu bināriem - sistēmām, kas izveidotas no divām masīvām zvaigznēm, kas veidojas kopā un mirst kopā - notiek 100 reizes biežāk nekā pārrāvumi no globālu kopu bināriem. Tomēr nedaudzām īsajām GRB, kuras ir precīzi izvietotas, parasti nāk no galaktisko halozi un ļoti vecām zvaigznēm, kā tas bija sagaidāms gredzenveida kopās.
"Šeit ir liela grāmatvedības problēma," sacīja Grindlajs.
Lai izskaidrotu neatbilstību, Grindlajs norāda, ka pārsprāgumus no diska binārajiem failiem, visticamāk, būs grūtāk pamanīt, jo tie mēdz izstarot starojumu šaurākos sprādzienos, kas redzami no mazāk virzieniem. Šaurāks “izstarojums” var rasties, sabrūkot zvaigznēm, kuru griezieni ir saskaņoti ar to orbītu, kā paredzēts binārajiem failiem, kas ir kopā kopš viņu dzimšanas brīža. Jaunpievienotās zvaigznes ar to nejaušo orientāciju, apvienojoties, varētu izstarot plašāku sprādzienu.
“Vairāk īsu GRB, iespējams, nāk no disku sistēmām - mēs tos visus vienkārši neredzam,” skaidroja Grindlajs.
Nesen gamma staru satelīti ir precīzi atraduši tikai aptuveni pusotru īsu GRB, kas apgrūtina rūpīgus pētījumus. Apkopojot vairāk piemēru, īso GRB avotiem vajadzētu kļūt daudz labāk saprotamiem.
Papīrs, kurā paziņots par šo atradumu, tika publicēts Dabas fizikas 29. janvāra tiešsaistes numurā. Tas ir pieejams tiešsaistē vietnē http://www.nature.com/nphys/index.html un pirmsdrukas formā vietnē http://arxiv.org/abs/astro-ph/0512654.
Hārvarda-Smitsona astrofizikas centrs (CfA), kura galvenā mītne atrodas Kembridžā, Masačūsetsā, ir Smitsona astrofizikas observatorijas un Hārvarda koledžas observatorijas kopīga sadarbība. CfA zinātnieki, kas ir sadalīti sešās pētniecības nodaļās, pēta Visuma izcelsmi, attīstību un galveno likteni.
Oriģinālais avots: CfA ziņu izlaidums
