Posmatran bljesak tokom smrti masivne zvezde teleskopima sa brzom reakcijom – poreklo najmoćnijih eksplozija u vasioni

Bljeskovi Gama – zračenja pomažu astronomima u potrazi za odgovorom u vezi već dugo poznatog pitanja kako nastaju najmoćnije eksplozije u vasioni

Slika 1. Većina uobičajenih Gama – bljeskova nastaju toko urušavanja masivne zvezde i formiranja crne rupe sa mlazevima materije čija je brzina bliska brzini svetlost. Izvor ilustracije: https://astronomynow.com

Juna meseca 2016-te godine, tim koji se sastojao od 31-nog astronoma predvođen Eleonorom Troja sa Univerziteta Merilend i Natanjel Batlerom sa Državnog Univerziteta Arizona uspeo je da snimi titansku eksploziju smrti masivne zvezde duboko u svemiru.

Eksplozija umiruće zvezde je za svega 40-tak sekundi razvila toliku količinu energije koju bi našem Suncu trebalo čitav sopstveni životni vek da razvije pri čemu je celokupna energija bila skoncentrisana u vidu Gama – zračenja sasvim slučajno usmeren ka planeti Zemlji.

Otkriće gore pomenutog tima astronoma je objavljeno u naučnom časopisu Nature i predstavlja jasan dokaz u korist jednog od dva konkurentska modela koja pružaju odgovor na pitanje kako neki izvor  bljeskova Gama – zračenja stvara svoju energiju.

To su najsjajnije eksplozije u vasioni, reči su profesora Batlera iz ASU škole za istraživanje planete Zemlje i svemira, ASU's School of Earth and Space Exploration. Mi smo u stanju da vršimo merenja u vezi tih eksplozija praktično od njihovog nastanka pa sve dok ne iščeznu, dalje navodi profesor.

Brza reakcija na detektovani događaj

Bljesak Gama – zračenja je detektovan sa dva NASA-ina satelita Fermijeva Gama – zračna observatorija, Fermi Gamma-ray Space Telescope i Svift Gama – zračna misija,  Swift Gamma-Ray Burst Mission 25-tog juna 2016-te godine. Inače, zadatak navedenih kosmičkih teleskopa i jeste detekcija bljeskova Gama – zračenja.

Satelitske observatorije su detektovale bljesak Gama – zračenja i ujedno odredile položaj izvora zračenja pri čemu su za svega nekoliko sekundi poslali informacije automatskim teleskopima na Zemlji.

MASTER – IRC teleskop Teida opservatorije na Kanarskim ostrvima je prvi uočio izvor u vremenu od nekoliko minuta po obaveštavanju od strane teleskopa u orbiti. Navedeni teleskop Teida observatorije je deo Ruske robotske teleskopske MASTER mreže od kojih je jedan instaliran i na Kanarskim ostrvima. Teleskop je načinio posmatranja u optičkom domenu dok je početni deo aktivnosti u kosmosu još uvek trajao i prikupio podatke o udelu polarizovane svetlosti u odnosu na ukupnu detektovanu svetlost.

Nakon osam i po časova kasnije, RATIR kamera koja je u sastavu ASU, Arizona State University je počela takođe svoje posmatranje izvora. RATIR je skraćenica od Reionization And Transients InfraRed camera i montirana je na 1,5 metarskom robotskom teleskopu na Martir vrhu planine San Pedro u okviru Meksičke nacionalne astronomske observatorije, Mexico's National Astronomical Observatory u Baha Kaliforniji. Batler je glavni istraživač na potpuno automatizovanoj kameri.

Najbrža reakcija robotskog teleskopa jeste minut ili dva da se postavi na poziciju izvora bljeska, po navodu Batlera. U slučaju gore opisane detekcije, bilo je potrebno sačekati da Sunce prvo zađe za horizont. To znači da je sam bljesak Gama – zračenja okončan a ono što je posmatrano kasnije jeste zaostalo zračenje nakon samog bljeska. To je eksplozija u smanjenju svog intenziteta i predstavlja radijacioni udar na međuzvezdanu materiju koja okružuje eksplodiranu zvezdu, objašnjava Batler.

RATIR kamera omogućuje astronomima da u isto vreme snime izvor u šest različitih talasnih dužina, odnosno dve u optičkom i četiri u bliskom infracrvenom opsegu. U proteklih pet godina, RATIR je snimio ukupno 155 izvora Gama – zračenja, navodi Batler.

Čudnovati enegetski zraci

Iaoko se za bljeskove Gama – zračenja zna već 50 godina, pitanje njihovog nastanka još uvek nije u dovoljnoj meri rasvetljeno.

Uprkos dugoj istoriji posmatranja, mehanizam koji dovodi do emisije Gama – zračenja je još uvek u velikoj meri misterija, naglašava Batler.

Bljeskovi Gama – zračenja se detektuju približno jednom dnevno, kratkog su trajanja ali velikog intenziteta u vidu naglog povećanja intenziteta u pomenutom elektromagnetnog opsegu. Zraci dolaze iz različitih pravaca sa neba i trajanja su od nekoliko desetina milisekundi do jednog minuta što ih čini veoma teškim za detaljno posmatranje.

Astronomi predpostavljaju da je pojava navedenih bljeskova u vezi sa pojavom supernovih. Kada zvezda velike mase dođe do kraja svog životnog veka, ona tada završi raznesena u kolosalnoj eksploziji. Supernova odbaci jedan deo spoljašnjih slojeva dok se jezgro i preostali slojevi sažmu u neutronsku zvezdu za svega nekoliko sekundi ili u crnu rupu ukoliko se radi o zvezdi veoma velike mase.

Posmatranja RATIR-a u nekoliko narednih nedelja juna 2016-te godine su ukazala da Gama – zraci potiču iz prostora širine od oko 2 stepena ili ukupno četiri prečnika Meseca, grubo rečeno. Zaista je velika slučajnost da se Zemlja nekako našla da leži u pravcu prostiranja zraka.

Usmeravajući efekat zraka je verovatno nastao usled obrtanja crne rupe nakon eksplozije supernove i usmeravanja kretanja materije duž njenih magnetnih polova, objašnjava Batler.

Animacija 1. RATIR kamera beleži pojavu smanjenja intenziteta zaostalog Gama – zračenja nakon eksplozije objekta (strelica) tokom bljeska juna meseca 2016-te godine u periodu od 26.-tog juna do 20.-tog avgusta 2016-te godine. Snimljno od strane Natanjela Batlera, ASU. Izvor animacije: https://asunow.asu.edu

Magnetno fokusiranje

Smatramo da Gama – zraci potiču od visoko energetskih elektrona izbačenih sa mesta eksplozije poput meteorskih bolida, reči su Batlera. Magnetna polja moraju takođe biti prisutna, takođe dodaje u navodu, i u vezi tih polja se postavljaju raličite teorije o njihovom poreklu kao i rasprava o njihovoj važnosti pri delovanju na većim rastojanjima.

Ključ utvrđivanja uticaja magnetnih polja se nalazi u merenju stepena polarizacije zraka, objašnjava Batler. Astronomi smatraju da upravo jačina magnetnih polja dovodi do fokusiranja zraka.

Merenje jačine magnetnih polja preko polarizacije zraka nam može ukazati na mehanizme koji dovode do ubrzanja elektrona sve do postizanja veoma visokih energija i pojave zračenja u opsegu Gama – zraka, navodi Batler.

U slučaju uočenog bljeska juna meseca 2016-te godine, naučnici su došli u priliku da korišćenjem telekopa MASTER izvrše merenje polarizacije zraka u naj ranijim trenucima njihovog nastanka, što se uopšte po prvi put i uspelo uraditi. Veliki izmereni stepen polarizcije govori u prilog tome da su moćna magnetna polja fokusirala i usmerila zračenje. Na osnovu gore opisanog istraživanja, došlo se do dokaza koji potvrđuju valjanost magnetnog modela porekla bljeskova Gama – zračenja.

Iako još ima puno toga da se otkrije u vezi bljeskova Gama – zračenja, kako navodi Batler, došlo se do veoma snažnih dokaza da su rani udarni talasi zapravo magnetno generisani.

Izvor teksta: https://asunow.asu.edu