Ανακαλύφθηκαν μυστηριώδεις πανίσχυρες εκρήξεις ακτίνων-γ. Dying Supergiant Stars Implicated in Hours-long Gamma-Ray Bursts

GRB 111209A exploded on Dec. 9, 2011. The blast produced high-energy emission for an astonishing seven hours, earning a record as the longest-duration GRB ever observed. This false-color image shows the event as captured by the X-ray Telescope aboard NASA's Swift satellite. Credit: NASA/Swift/B. Gendre (ASDC/INAF-OAR/ARTEMIS)

Μια άγνωστη μέχρι σήμερα μορφή εκρήξεων ακτίνων γάμμα εντόπισαν οι αστρονόμοι, η οποία εκλύει τεράστια ενέργεια και μπορεί να διαρκέσει ολόκληρες ώρες, αντίθετα με τις έως τώρα γνωστές εκρήξεις ακτίνων γ, που συνήθως δεν κρατάνε πάνω από μερικά δευτερόλεπτα. Οι επιστήμονες κάνουν την εικασία ότι οι ακτινοβολίες αυτές προέρχονται από το θάνατο γιγάντιων άστρων.

Για πρώτη φορά στις 25 Δεκεμβρίου 2010 οι επιστήμονες παρατήρησαν μια παράξενη τεράστια έκρηξη.

Για πρώτη φορά στις 25 Δεκεμβρίου 2010 οι επιστήμονες είχαν παρατηρήσει μια τέτοια παράξενη τεράστια έκρηξη που διήρκεσε δύο ώρες και την ονόμασαν «έκρηξη των Χριστουγέννων». Οι ερευνητές, με επικεφαλής τον αστρονόμο Άντριου Λέβαν του πανεπιστημίου του Γουόργουικ, που έκαναν τη σχετική ανακοίνωση σε συνέδριο στις ΗΠΑ, έκαναν τις παρατηρήσεις τους με το τηλεσκόπιο «Τζέμινι» στη Χαβάη, με το οποίο υπολόγισαν ότι η έκλαμψη διαρκείας των ακτίνων-γ προήλθε από απόσταση επτά δισεκατομμυρίων ετών φωτός, δηλαδή περίπου στα μισά του παρατηρήσιμου σύμπαντος.

Astronomers suggest that blue supergiant stars may be the most likely sources of ultra-long GRBs. These stars hold about 20 times the sun's mass and may reach sizes 1,000 times larger than the sun, making them nearly wide enough to span Jupiter's orbit. Credit: NASA's Goddard Space Flight Center/S. Wiessinger

Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι η πηγή αυτής της αινιγματικής έκρηξης είναι ένα σούπερ-γιγάντιο άστρο με μάζα όσο 1.000 Ήλιοι (ένα από τα μεγαλύτερα και λαμπρότερα στο σύμπαν) και με πιθανή ακτίνα 1,6 δισεκατομμύρια χιλιόμετρα, μια πραγματικά…αστρονομική απόσταση. Όταν ένα τέτοιο άστρο εκρήγνυται δημιουργώντας μια τεράστια σουπερνόβα (υπερκαινοφανής αστέρας), τότε η έκρηξη μπορεί να συνοδεύεται από πολύωρη εκπομπή ακτίνων-γ, που αποτελεί την ακτινοβολία φωτός με την μεγαλύτερη ενέργεια στο σύμπαν.

The number, duration and burst class for GRBs observed by Swift are shown in this plot. Colors link each GRB class to illustrations above the plot, which show the estimated sizes of the source stars. For comparison, the width of the yellow circle represents a star about 20 percent larger than the sun. Credit: Andrew Levan, Univ. of Warwick

Μέχρι τώρα, οι αστρονόμοι είχαν συχνά παρατηρήσει εκρήξεις ακτίνων – γάμα από σούπερ – νόβα, οι οποίες συνήθως διαρκούσαν έως δύο δευτερόλεπτα ή σπανιότερα για μερικά λεπτά. Τα τηλεσκόπια Swift, Fermi παρατηρούν κατά μέσο όρο μια τέτοια έκρηξη κάθε ημέρα στο σύμπαν. Το φαινόμενο συμβαίνει όταν ένα άστρο καταρρέει βαρυτικά και δημιουργεί μια μαύρη τρύπα στη θέση του, η οποία, με τη σειρά της, καθώς «καταβροχθίζει» την γύρω ύλη, επιταχύνει ένα μέρος από αυτά τα σωματίδια, που διαφεύγουν με σχεδόν την ταχύτητα του φωτός και έτσι δημιουργούν στιγμιαίους «πίδακες» ακτινοβολίας γ.

Three recent GRBs (blue dots) emitted high-energy gamma-ray and X-ray light over time spans up to 100 times greater than typical long bursts and constitute a new ultra-long class. This plot compares the energy received and the event duration among different classes of transient high-energy events: long GRBs (green); the disruption of an asteroid or comet by a neutron star or stellar-mass black hole in our own galaxy, or the break-out of a supernova shock wave in another galaxy (orange); and the tidal disruption of a star by a supermassive black hole in another galaxy (purple). Credit: NASA's Goddard Space Flight Center, after B. Gendre (ASDC/INAF-OAR/ARTEMIS)

Όταν όμως το άστρο έχει τεράστια μάζα, η έκλυση των ακτίνων – γάμα φαίνεται πως μπορεί να κρατήσει πολύ περισσότερο. Έτσι, τώρα πλέον γίνονται αντιληπτές εκρήξεις ακτίνων-γ που κρατάνε επί ολόκληρες ώρες. «Αυτά τα φαινόμενα είναι ανάμεσα στις μεγαλύτερες εκρήξεις στη φύση, όμως μόλις τώρα αρχίζουμε να τις βρίσκουμε. Το γεγονός αυτό δείχνει ότι το σύμπαν ένα πολύ πιο βίαιο και ετερόκλητο μέρος από ό,τι είχαμε φανταστεί», δήλωσε ο Άντριου Λέβαν.

GRB 101225A, better known as the "Christmas burst," was an unusually long-lasting gamma-ray burst. Because its distance was not measured, astronomers came up with two radically different interpretations. In the first, a solitary neutron star in our own galaxy shredded and accreted an approaching comet-like body. In the second, a neutron star is engulfed by, spirals into and merges with an evolved giant star in a distant galaxy. Now, thanks to a measurement of the Christmas burst’s host galaxy, astronomers have determined that it represented the collapse and explosion of a supergiant star hundreds of times larger than the sun. Credit: NASA's Goddard Space Flight Center Scientific Visualization Studio

Στο ίδιο αστρονομικό συνέδριο στις ΗΠΑ, άλλη μία επιστημονική ομάδα, με επικεφαλής τον Μπρους Ζαντρ του Γαλλικού Εθνικού Κέντρου Επιστημονικών Ερευνών (CNRS), παρουσίασε στοιχεία για παρόμοιες εκρήξεις διαρκείας ακτίνων-γ, με πιθανή προέλευση το θάνατο υπερ – γιγάντιων άστρων. Οι ερευνητές, που έκαναν και τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό αστροφυσικής “The Astropgysical Journal”, παρατήρησαν το Δεκέμβριο του 2011 μια έκρηξη ακτίνων γ που διήρκεσε επτά ολόκληρες ώρες και ήταν η μεγαλύτερη που έχει ποτέ καταγραφεί.