Džinovska eksplozija u oblaku prašine

Detalji: Kategorija: Galaksije; Datum kreiranja: nedelja, 29 jun 2014 01:00; Autor ESO

ALMA istražuje područja oko tamnih gama bljeskova

Uz pomoć opservacija teleskopa ALMA (the Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) po prvi put su direktno mapirani molekularni gas i prašina u galaksiji u kojoj se desio bljesak gama zraka (gama bljesak) – najveća poznata eksplozija u svemiru. Ono što je iznendailo naučnike je da su uočili manje gasa od očekvanog, a mnogo više prašine, što pojedine bljeskove gama zraka čini “tamnim bljeskovima”. Ovaj naučni rad izlazi u časopisu Nature 12. juna 2014. godine i biće to prvi naučni rezultat koji je ALMA postigla u slučaju gama bljeskova. Osim toga, pokazaće nam i koliko ALMA može da nam pomogne da što bolje razumemo ove objekte.

Bljeskovi gama zraka su veoma intezivne eksplozije u dalekim galaksijama, u kojima se oslobađaju velike količine energijeu – oni su najsjajnij fenomeni u svemiru. Eksplozije koje traju nešto više od nekoliko sekundi poznate su kao dugotrajni bljeskovi gama zraka [1] i povezani su sa eksplozijama supernova – moćnim detonacijama na kraju životnog veka masivnih zvezda.

Za svega nekoliko sekundi, tipična eksplozija oslobodi energiju koju će naše Sunce izračiti tokom čitavog svog života od deset milijardi godina. Eksploziju često prati postepeni pad sjaja, za koji se smatra da nastaje pri sudaru izbačenog materijala i gasa koji ga okružuje.

Međutim, neki bljeskovi gama zraka ne pokazuju postepeni pad sjaja – njih nazivamo tamni bljeskovi. Jedno od mogućih objašnjenja je oblak prašine koji apsorbuje zračenje.

Prethodnih godina naučnici su pokušavali da shvate što bolje kako dolazi do javljanja gama bljeskova, tako što su proučavali galaksije u kojima se javljaju ovi fenomeni. Astronomi su očekivali da se masivne zvezde, preci gama bljeskova, nalaze u regionima u koji se aktivno rađaju mlade zvezde, a koji bi bili okruženi velikom količinom molekularnog gasa – koji inače predstavlja materijal za formiranje zvezda. Međutim, nije postojao dokaz koji bi podržao ovu teoriju, pretvarajući je na taj način u dugogodišnju misteriju.

Po prvi put, tim japanskih astronoma koji je predvodio Bunjo Hacukade, sa Nacionalne opservatorije u Japanu, koristio je teleskop ALMA da detektuje radio zračenje iz molekularnog gasa u dve galaksije u kojima su se desili dugotrajni gama bljeskova – GRB 020819B i GRB 051022 – koji se nalaze na oko 4,3 milijarde i 6,9 milijarde svetlosnih godina, respektivno. Iako takva radio emisija nikada ranije nije bila detektovana u galaksiji domaćinu, ALMA je ovo učinila mogućim zahvaljujući neverovatnoj osetljivosti svojih instrumenata [2].

Profesor sa Univerziteta u Tokiju, Kotaro Kohno , koji je ujedno i član tima, kaže: “Već deset godina tragamo za molekularnim gasom u galaksijama koje su domovi gama bljeskova, koristeći razne teleskope širom sveta. Kao rezulatat našeg napornog rada, konačno smo postigli značajan uspeh koristeći moćnu ALMA-u i veoma smo srećni zbog toga.”

Još jedan neverovatan rezultat koji je omogućila visoka rezolucija ALMA-e je otkriće distribucije molekularnog gasa i prašine u galaksiji domaćinu. Opservacije GRB 020819B su otkrile područja bogata prašinom na obodima galaksije, dok je molekularni gas pronađen samo oko centra galaksije. Ovo je prvi put da je takva distribucija otkrivena u galaksijama u kojima se javljaju bljeskovi gama zraka [3].

“Nismo očekivali da će se gama bljeskovi javiti u ovako prašnjavim sredinama, sa malim udelom molekularnog gasa. Ovo ukazuje na to da se bljeskovi javljaju u sredinama sasvim drugačijim od zvezdanih porodilišta”, dodao je Hacukade. Ovo nam govori da masivne zvezde, koje umiru uz pojavu gama bljeskova, pre nego što eksplodiraju menjaju okolinu u zvezdanom porodilištu iz kog su ponikle.

Tim naučnika veruje da je moguće objašnjenje za veliki udeo prašine u odnosu na molekularni gas, u okolini bljeskova, to što različito reaguju na ultraljubičasto zračenje. S obzirom da se veze među atomima, koji čine molekul, lako raskidaju pod uticajem ultraljubičaste svetlosti, molekularni gas ne može da preživi u sredini u kojoj je izložen jakoj ultraljubičastoj radijaciji koju proizvode vrele, masivne zvezde u zvezdanim porodilištima, uključujući i one koje će potencijalno eksplodirati kao gama bljeskovi. Iako je slična distribucija viđena i u GRB 051022, ona mora da bude dodatno potvrđena zbog slabe rezolucije (s obzirom na to da je GRB 051022 locirana dalje od GRB 020819B). U svakom slučaju, ove opservacije teleskopa ALMA podržavaju hipotezu koja govori da je zapravo prašina taj faktor koji apsorbuje radijaciju bljeska, i stvara takozvani tamni bljesak.

“Dobijeni rezultati su premašili naša očekivanja. Neophodno je sprovesti dodatna posmatranja u drugim galaksijama koje su udomile gama bljeskove, kako bismo videli da li je ovo generalno pravilo. Radujemo se budućim istraživanjima sa naprednim mogućnostima koje pruža ALMA”, rekao je Hacukade.

Beleške

[1] Dugotrajni bljeskovi gama zraka, eksplozije koje traju duže od dve sekunde, čine oko 70% ukupnih bljeskova. Napredak u posmatračkoj astronomiji koji se desio tokom prethodnih decenija, doveo je do toga da razlikujemo novu klasu gama bljeskova, koji traju manje od dve sekunde – takozvani kratkotrajni gama bljeskovi, koji su najverovatnije povezani sa neutronskim zvezdama, a ne sa pojavom supernovih ili hipernovih.

[2]Osetljivost teleskopa ALMA pri ovim opservacijama bila je skoro pet puta veća nego kod sličnih teleskopa. S ranim posmatranjima ALMA-e počelo se još 2011. godine , sa delimično završenim nizom anatena (eso1137). Opservacije su tada izvršene uz pomoć samo 24-27 antena, koje su mogle da se postave na maksimalnu udaljenost od 125 metara. Kompletiranje niza od 66 antena (eso1342) nam mnogo više obećava ukazuje za koje sve poduhvate će ALMA biti spremna u bliskoj budućnosti, s obzirom da će antene moći da postignu razne konfiguracije, sa maksimalnom međusobnom udaljenošću od 150 metara do čak 16 kilometara.

[3] Udeo mase prašine u molekularnom gasu je oko 1% u međuzvezdanom medijumu Mlečnog puta i obližnjim galaksijama u kojima se rađaju zvezde, ali je taj udeo deset i više puta veći u području oko GRB 020819B.

Više informacija

Teleskop ALMA je partnerski poduhvat Evrope, Severne Amerike i istočne Azije, u saradnji sa Republikom Čile. ALMA-u finansira ESO u Evropi, Američka nacionalna naučna fondacija (National Science Foundation, NSF) u Severnoj Americi, u saradnji sa Nacionalnim istraživačkim odborom Kanade (National Research Council of Canada, NRC) i Nacionalni naučni odbor Tajvana (National Science Council of Taiwan NSC) i Nacionalni institut za prirodne nauke (National Institutes od Natural Sciences, NINS) u istočnoj Aziji u saradnji sa Kineskom akademijom (Academia Sinica) na Tajvanu. Izgradnju i rad teleskopa ALMA omogućio je ESO u Evropi, Nacionalna radio-astronomska opservatorija (National Radio Astronomi Observatory, NRAO) u Severnoj Americi, kojom upravljaju Ujedinjeni univerziteti (Associated Universities, Inc. AUI) i Nacionalna astronomska opservatorija Japana (National Astronomical Observatory of Japan, NAOJ). Ujedinjena opservatorija ALMA (Joint ALMA Observatory, JAO), pruža jedinstveno vođstvo i rukovođenje izgradnjom, puštanjem u rad i funkcionisanjem ALMA-e.

Naučni rad je objavljen u časopisu Nature (12. jun 2014. godine), pod imenom “Two gamma-ray bursts from dusty regions with little molecular gas”, B. Hatsukade i saradnici.

Tim čine: B. Hatsukade (NOAJ, Tokyo, Japan), K. Ohta (Department of Astronomy, Kyoto University, Kyoto, Japan), A. Endo (Kavli Institute of NanoScience, TU Delft, The Netherlands), K. Nakanishi (NAOJ; JAO, Santiago, Chile; The Graduate University for Advanced Studies (Sokendai), Tokyo, Japan), Y. Tamura (Institute of Astronomy [IoA], University of Tokyo, Japan ), T. Hashimoto (NAOJ) i K. Kohno (IoA; Research Centre for the Early Universe, University of Tokyo, Japan).

ESO je najistaknutija međunarodna astronomska organizacija u Evropi i najproduktivnija zemaljska opservatorija na svetu. Podržava je 15 zemalja članica: Austrija, Belgija, Brazil, Češka, Danska, Francuska, Finska, Nemačka, Italija, Holandija, Portugal, Španija, Švedska, Švajcarska i Velika Britanija. ESO sprovodi vrlo ambiciozan program fokusiran na dizajn, izgradnju i upravljanje najmoćnijim astronomskim opservatorijama na Zemlji, koje će omogućiti značajna naučna otkrića. Takođe, ESO ima vodeću ulogu u promovisanju i organizovanju saradnje u oblasti astronomskih istraživanja. ESO vodi tri jedinstvene posmatračke lokacije u Čileu: La Sija, Paranal i Šahnantor. Na Paranalu, ESO upravlja Veoma velikim teleskopom, najnaprednijim teleskopom na svetu u oblasti vidljive svetlosti, a rukovodi i teleskopima za pregled neba. VISTA radi u oblasti infracrvene svetlosti i najveći je teleskop za pregled neba na svetu, dok je VST najveći teleskop dizajniran da sprovodi pretraživanja neba isključivo u oblasti vidljive svetlosti. ESO je evropski partner na revolucionarnom projektu ALMA, najvećoj astronomskoj opservatoriji današnjice. ESO trenutno radi na projektovanju i izgradnji Evropskog izuzetno velikog teleskopa, koji će postati “najveće svetsko oko upereno ka nebu”.

Linkovi