סוג חדש של פרץ קרני גמא הוא עמיד במיוחד

לפי האסטרונום אנדרו לואן, יש פתגם עתיק בחקר התפרצויות קרני גמא: 'כאשר ראית התפרצות קרני גמא אחת, ראית... רק התפרצות קרני גמא אחת. הֵםאינםבכל זאת', אמר במהלך תדרוך עיתונאים ב-16 באפריל שדן בגילוי של סוג שונה מאוד של GRB - סוג שמגיע בטעם חדש עמיד לאורך זמן.

שלושה מהפיצוצי הכוכבים הבלתי רגילים הללו התגלו לאחרונה באמצעות לוויין סוויפט וטלסקופים בינלאומיים אחרים, ואחד, בשם GRB 111209A, הוא ה-GRB הארוך ביותר שנצפה אי פעם, עם משך של לפחות 25,000 שניות, או כ-7 שעות.

'צפינו בהתפרצות קרן הגמא הארוכה ביותר בהיסטוריה המודרנית, וחושבים שהאירוע הזה נגרם על ידי מותו של ענק על כחול', אמר ברוס ז'נדרה, חוקר הקשור כעת למרכז הצרפתי הלאומי למחקר מדעי שהוביל את המחקר הזה בזמן שהיה מרכז הנתונים המדע של סוכנות החלל האיטלקית בפרסקטי, איטליה. 'זה גרם לפיצוץ הכוכבים החזק ביותר בהיסטוריה האחרונה, וכנראה מאז התרחש המפץ הגדול.'

האסטרונומים אמרו ששלושת ה-GRB הללו מייצגים מחלקה לא מוכרת עד כה של פיצוצים כוכביים אלה, הנובעים ממותם הקטסטרופלי של כוכבים ענקיים גדולים פי מאות מונים מהשמש שלנו. GRBs הם הפיצוצים הזוהרים והמסתוריים ביותר ביקום. הפיצוצים פולטים גלים של קרני גמא - הצורה החזקה ביותר של אור - כמו גם קרני רנטגן, והם מייצרים זוהר אחר שניתן לראות באנרגיות אופטיות ורדיו.

סוויפט, טלסקופ פרמי וחלליות אחרות מזהות בממוצע כ-GRB אחד בכל יום. לגבי הסיבה שסוג זה של GRB לא זוהה בעבר, לוון הסביר שסוג חדש זה נראה קשה למצוא בגלל משך הזמן שהם נמשכים.

'טלסקופים של קרני גמא בדרך כלל מזהים זינוק מהיר, ואתה מחפש פרץ - כמה קרני גמא מגיעות מהשמיים', אמר לוון ל-Universe Today. 'אבל ה-GRB החדשים האלה מוציאים אנרגיה לאורך תקופה ארוכה, יותר מ-10,000 שניות במקום 100 שניות הרגילות. בגלל שהוא פרוש, קשה יותר לזהות אותו, ורק מאז שהושק Swift יש לנו את היכולת לבנות תמונות של GBSs על פני השמים. כדי לזהות את הסוג החדש הזה, אתה צריך להוסיף את כל האור לאורך תקופה ארוכה'.

לוון הוא אסטרונום באוניברסיטת וורוויק בקובנטרי, אנגליה.

הוא הוסיף כי ה-GRBs ארוכי הטווח הללו היו ככל הנראה נפוצים יותר בעבר של היקום.

המספר, משך הזמן ומחלקת ההתפרצות עבור GRBs שנצפו על ידי סוויפט מוצגים בעלילה זו. צבעים מקשרים כל מחלקה GRB לאיורים מעל העלילה, המציגים את הגדלים המשוערים של כוכבי המקור. לשם השוואה, רוחב העיגול הצהוב מייצג כוכב הגדול בכ-20 אחוז מהשמש. קרדיט: אנדרו לואן, אוניברסיטה של וורוויק.

באופן מסורתי, אסטרונומים זיהו שני סוגים של GRBs: קצר וארוך, על סמך משך אות קרני הגמא. התפרצויות קצרות נמשכות שתי שניות או פחות ונחשבות כמייצגות מיזוג של עצמים קומפקטיים במערכת בינארית, כאשר החשודים הסבירים ביותר הם כוכבי נויטרונים וחורים שחורים. GRBs ארוכים עשויים להימשך בין מספר שניות למספר דקות, עם משך זמן טיפוסי של בין 20 ל-50 שניות. סביר להניח שאירועים אלה קשורים להתמוטטות של כוכב פעמים רבות ממסת השמש וללידתו של חור שחור חדש.

'זה תהליך מאוד אקראי וכל GRB נראה שונה מאוד', אמר לוון במהלך התדריך. 'לכולם יש טווח של משכים ומגוון של אנרגיות. יידרש מדגם הרבה יותר גדול כדי לראות אם לסוג החדש הזה יש יותר מורכבות מאשר התפרצויות קרני גמא רגילות'.

כל ה-GRBs מייצרים סילונים חזקים שמניעים חומר כמעט במהירות האור בכיוונים מנוגדים. כשהם מקיימים אינטראקציה עם חומר בתוך ומסביב לכוכב, הסילונים מייצרים נקודת אור באנרגיה גבוהה.

ג'נדרה ועמיתיו ערכו מחקר מפורט של GRB 111209A, שהתפרץ ב-9 בדצמבר 2011, תוך שימוש בנתוני קרני גמא ממכשיר קונוס בחללית הרוח של נאס'א, תצפיות רנטגן מסוויפט והלוויין XMM-Newton של סוכנות החלל האירופית. , ונתונים אופטיים מהמצפה הרובוטי TAROT בלה סילה, צ'ילה. הפרץ של 7 שעות הוא ללא ספק ה-GRB הארוך ביותר שנרשם אי פעם.

אירוע נוסף, GRB 101225A, התפוצץ ב-25 בדצמבר 2010 וייצר פליטת אנרגיה גבוהה למשך שעתיים לפחות. לאחר מכן זכה לכינוי 'פרץ חג המולד', המרחק של האירוע לא היה ידוע, מה שהוביל שני צוותים להגיע לפרשנויות פיזיות שונות בתכלית. קבוצה אחת הגיעה למסקנה שהפיצוץ נגרם כתוצאה מאסטרואיד או שביט שנפלו על כוכב נויטרונים בתוך הגלקסיה שלנו. צוות אחר קבע שהפרץ היה תוצאה של אירוע מיזוג במערכת בינארית אקזוטית שנמצאת במרחק של כ-3.5 מיליארד שנות אור משם.

'עכשיו אנחנו יודעים שהפרץ של חג המולד התרחש הרבה יותר רחוק, יותר מחצי הדרך על פני היקום הנצפה, וכתוצאה מכך היה הרבה יותר חזק ממה שחוקרים אלה דמיינו', אמר לוון.

באמצעות טלסקופ ג'מיני צפון בהוואי, לוון וצוותו השיגו ספקטרום של הגלקסיה החלשה שאירחה את פרץ חג המולד. זה אפשר למדענים לזהות קווי פליטה של ​​חמצן ומימן ולקבוע עד כמה קוים אלה נעקרו כדי להוריד אנרגיות בהשוואה להופעתם במעבדה. הבדל זה, המוכר לאסטרונומים כהיסט לאדום, מציב את הפרץ במרחק של כ-7 מיליארד שנות אור.

הצוות של לואן בחן גם את 111209A ואת ההתפרצות האחרונה יותר 121027A, שהתפוצצה ב-27 באוקטובר 2012. כולם מראים פליטת רנטגן, אולטרה סגול ואופטי דומים וכולם עלו מהאזורים המרכזיים של גלקסיות קומפקטיות שיצרו כוכבים באופן פעיל. האסטרונומים הגיעו למסקנה שכל שלושת ה-GRB מהווים סוג חדש של GRB, שהם מכנים התפרצויות 'אולטרה-ארוכים'.

אסטרונומים מציעים שכוכבי ענק כחולים עשויים להיות המקורות הסבירים ביותר ל-GRB ארוכים במיוחד. כוכבים אלה מחזיקים בערך פי 20 ממסת השמש ועשויים להגיע לגדלים גדולים פי 1,000 מהשמש, מה שהופך אותם לרחבים מספיק כדי להתפרש על מסלולו של צדק. קרדיט: מרכז טיסות החלל גודארד של נאס'א/S. ויסינגר.

'GRB ארוכים במיוחד נובעים מכוכבים גדולים מאוד', אמר לוון, 'אולי גדולים כמו מסלולו של צדק. מכיוון שלחומר הנופל על החור השחור מקצה הכוכב יש ליפול נוסף, לוקח יותר זמן להגיע לשם. מכיוון שלוקח יותר זמן להגיע לשם, הוא מפעיל את הסילון לזמן ארוך יותר, נותן לו זמן לפרוץ מהכוכב'.

לוון אמר שכוכבי וולף-רייט הכי מתאימים לתיאור. 'הם נולדים עם יותר מפי 25 מסה של השמש, אבל הם נשרפים כל כך חמים שהם מרחיקים את שכבת המימן העמוקה והחיצונית ביותר שלהם כיציאה שאנו מכנים רוח כוכבים', אמר. הסרת האטמוספירה של הכוכב מותירה עצם מסיבי מספיק כדי ליצור חור שחור אך קטן מספיק כדי שסילוני החלקיקים יקדח עד הסוף בזמנים האופייניים ל-GRBs ארוכים.

ג'ון גרהם ואנדרו פרוכטר, שניהם אסטרונומים במכון המדע של טלסקופ החלל בבולטימור, סיפקו פרטים על כך שהענק הכחול הזה מכיל כמויות צנועות יחסית של יסודות כבדים יותר מהליום, שאסטרונומים מכנים מתכות. זה מתאים לחתיכת חידה לכאורה, שנראה כי ל-GRB הארוכים במיוחד הללו יש העדפה פנימית חזקה לסביבות מתכתיות נמוכות המכילות רק כמויות עקבות של יסודות מלבד מימן והליום.

'GRBs עם מתכת גבוהה לטווח ארוך אמנם קיימים אבל הם נדירים', אמר גרהם. 'הם מתרחשים בערך ב-1/25 מהקצב (ליחידת היווצרות כוכבים) של אירועי המתכת הנמוכה. אלה חדשות טובות עבורנו כאן על כדור הארץ, שכן הסבירות שסוג זה של GRB יתפרק בגלקסיה שלנו היא הרבה פחות ממה שחשבו בעבר.'

האסטרונומים דנו בממצאיהם ביום שלישי בסימפוזיון התפרצות קרני גמא של Huntsville בשנת 2013 בנאשוויל, טנסי, פגישה בחסות חלקית של אוניברסיטת אלבמה בהאנטסוויל ומשימות טלסקופ החלל Swift ו-Fermi Gamma של נאס'א. הממצאים של ג'נדרה מופיעים במהדורת ה-20 במרץ של The Astrophysical Journal.

עיתון: 'התפרצות קרני הגמא הארוכה במיוחד 111209A: קריסתו של ענק-על כחול?' B. Genre et al.

עיתון: 'שנאת המתכת של LGRBs.' J. F. Graham and A. S. Fruchter.

מקורות: ועידה טלפונית, נאס'א , אוניברסיטת וורוויק , CNRS