Astronomowie z Uniwersytetu Rice w Houston odkryli, że tempo w jakim ochładzają się błyski promieniowania gamma (GRB, gamma ray burst) może być użyte do obliczenia ich odległości. Odkrycie zostało zaprezentowane w tym tygodniu na spotkaniu Amerykańskiego Towarzystwa Astronomicznego (AAS, American Astronomical Society) w Waszyngtonie. Uczeni wierzą, że nowa technika umożliwi dokładniejsze badanie ewolucji wczesnego Wszechświata.

Błyski gamma są tajemniczymi, krótkimi błyskami promieniowania, które zdarzają się każdego dnia w przypadkowych miejscach na niebie. Fotony gamma nie są widziane przez ludzkie oczy, lecz astronomowie dysponują przyrządami do ich badania umieszczonymi na sztucznych satelitach Ziemi. Od 1997 roku uczeni wiedzą, że błyski związane są z olbrzymimi eksplozjami umierających masywnych gwiazd znajdujących się w odległości około 10 miliardów lat świetlnych. Wybuchy te zdarzały się, gdy Wszechświat był bardzo młody. Wyznaczając odległości błysków, astronomowie chcą dowiedzieć się czegoś o formowaniu się i ewolucji gwiazd we wczesnych stadiach rozwoju Wszechświata.

W latach dziewięćdziesiątych zarejestrowano około 3 tysięcy błysków gamma, jednak jedynie dla niewielkiej ich liczby udało się zmierzyć odległość. W ostatnich latach zaproponowano dwie metody pośredniego wyznaczania ich odległości. Edison Liang i Dan Kocevski z Uniwersytetu Rice we współpracy z Bradem Schaeferem z Uniwersytetu Teksańskiego w Austin przedstawili trzecią metodę.

Dobrze wiadomo, że błyski gamma rozpoczynają się od wysokich energii i stopniowo ewoluują do niższych” – powiedział Liang. W spektrometrach promieniowania gamma przenosi się to na zmianę koloru od niebieskiego (gammy o wysokiej energii) do czerwonego (promieniowanie o niższej energii).

Zbadaliśmy 16 błysków i odkryliśmy, że tempo w jakim się one ochładzają, zdaje się być bezpośrednio związane z ich odległością, pod warunkiem że to tempo nie jest mierzone w kategoriach czasu, lecz w kategorii całkowitej liczby fotonów wyemitowanych od początku błysku” – dodał Liang.

Jednak technika ta działa jedynie dla błysków mających dające się oddzielić pulsy intensywności. Błyski, które są “chaotyczne”, mają wielokrotne piki energii. Zaproponowana metoda prowadzi w ich przypadku do niedoszacowania szybkości chłodzenia się.

Ponieważ wiele błysków zachowuje się chaotycznie, Liang i współpracownicy próbują rozwinąć metodę, aby móc badać kolory poszczególnych pików i dojść do prawidłowego oszacowania tempa stygnięcia błysków chaotycznych. Jeśli się to uda, oszacowanie odległości błysków chaotycznych pozwoli lepiej poznać fizyczne mechanizmy tych tajemniczych eksplozji.

Autor

Michał Matraszek