Кратки и мощни избухвания в гама-лъчи

[Stefoto]

Благодарение на спътниците Суифт и Хете-2, астрономите се доближиха до експериментално потвърждение на теорията за въпрос, стоящ отдълго в науката: причината за "кратките" избухвания в гама лъчи. Наблюдения на такива избухвания на 24 юли са потвърдили водещия теоретичен модел. Наблюдавани са две звезди на късен еволюционен стадий - две неутронни звезди или неутронна звезда и черна дупка.

Избухвания в гама лъчи (gamma-ray bursts, GRB) се подреждат в две категории: 85% от тях са тези, които продължават от 2 секунди до няколко минути, а останалите, от втория тип продължават по-малко от 2 секунди. В края на 90-те години на ХХ век и началото на ХХІ, датско/италианкия спътник BeppoSAX успя да отбележи местоположенията на няколко "дълги" избухвания. Бързото им засичане позволи последващи наблюдения на останките им, които показаха, че тези изключително силни експлозии са резултат от колапса на ядрото на масивна звезда, която следва да се превърне в черна дупка. Магнитното поле оформя част от падащата материя в струи, които биват изстреляни от черната дупка със скорост, близка до тази на светлината. Ударните вълни през тези струи пораждат избухвания в гама-лъчи.

За нещастие, BeppoSAX не бе достатъчно бърз, за да определи точните местоположения на кратките избухвания в гама-лъчи, което означава, че последващи наблюдения са невъзможни. Но Swift* показа, че не е кръстен случайно по този начин: на 9 май 2005 той засече кратки избухвания и после проследи краткото последвало светене в ренгенови-лъчи в очертанията на стара елиптична галактика с на практика завършили процеси на звездообразуване. Тези наблюдения бяха първото потвърждение на теорията, обясняваща тези мощни избухвания като съпътстващи процеса на сливане на масивни обекти. За сливането на два масивни обекта в двойна система са нужни около 100 млн. св.г., а дотогава техния период бавно намалява. Това време, заедно с времето на живот на звездите, е достатъчно на двойната система да се отдалечи от мястото си на образуване. Противно на кратките избухвания, дългите идват от региони с активно звездообразуване, защото те се предизвикват от краткоживеещи масивни звезди.

На 24 юли 2005 Swift отбеляза местоположението на друго кратко избухване в гама-лъчи. Екип, ръководен от Едо Бергер (Обсерватории Карнеги), незабавно проведе наблюдения в тази посока и забелязва бавно изгасващото последващо светене с 6.5-метровия телескоп Магелан, 85-сантиметровия Swope и радиоинтерферометъра VLA. За разлика от избухването на 9 май, чието местоположение не можа да бъде точно определено, понеже поледвалото светене бе едва няколко минути, това на 24 юли бе наблюдавано, за което помогна и последвалото 35 минути светене. Тези наблюдения са позволили на Бергер и 23 негови колеги да свържат кратките избухвания в гама-лъчи със стара елиптична галактика на 3 млрд. св. г. от Земята. Както са и докладвали в труд, публикуван в Nature, Бергер и екипът му са установили, че са наблюдавали последващото светене на 8 000 години от ядрото на галактиката, която не е зона на активно звездообразуване.

Наблюденията на избледняващата останка във видимия и радио диапазони от спектъра показват, че кратки струи са изхвърлили енергия в околното междузвездно пространство, потвърждавайки друго предказание на на

теорията, обясняваща тези мощни избухвания като съпътстващи процеса на сливане на масивни обекти. Тази теория предсказва, че сливащите се компактни обекти трябва да отделят малко количество материал, който да се оформя в две кратки струи. Още повече, че наблюдаваното на 24 юли избухване е енергетично от 10 до 1000 пъти по-слабо от типично дълго избухване, което също е в съгласие с теорията.

Swift не е единствения спътник на НАСА, следящ за избухвания в гама-лъчи. На 7 юли спътника HETE-2 е засякъл такива избухвания. Но този път последвалите наблюдения са засекли последващо светене в област от наблюдаваната галактика с активно звездообразуване. Това, обаче, не е "камбана на смъртта" за теорията, обясняваща избухванията. "Галактики от всякакви типове и възрасти биха могли и произвеждат двойни системи с компактни звезди, които, накрая, трябва да се слеят." казва Джошуа Блум от Калифорнийския университет, Бъркли, който ръководи изследването на избухвавено от 9 май. "В Млечния път съществуват повече от половин дузина двойни системи, съставени от пулсари, които в крайна сметка ще се слеят. Така че, за мен е учудващо, че кратките избухвания се наблюдават само в елиптични галактики"

Докато избухванията от 9 май и 24 юли дават строго доказателство, че кратките избухвания са следствие от процеси на сливане, Робърт Дънкан (Тексаски университет) отбелязва, че част от избухванията могат да идват от магнетари - неутронни звезди с поразително силни магнитни полета, каквото за наскоро бе наблюдавано на 27 декември 2004. Характеристиките на това избухване много до доближават до кратко избухване в гама-лъчи, и може би, Swift наблюдава същите избухвания в отдалечените галактики.

Блум подчертава, че въпреки големия напредък в обясняването на избухванията, скорошните наблюдения не са окончателно доказателство за теорията на сливанията. "Това, което със сигурност установено е, че прогениторите на кратките и дългите избухвания не са едни и същи" допълва Блум.

"Намирането на недвусмислени доказателства за кратките мощни избухвания е належащо в изследванията на избухванията в гама-лъчи" добавя Стан Уузли от Университета в Калифорния, Санта Круз, водещ теоретик на избухванията в гава-лъчи. "Впечатляващо е, че в рамките на 2 седмици бяха наблюдавани две автономни потвърждения на теорията"

*Swift (англ.) - бърз, неочакван, внезапен, незабавен

skyandtelescope.com