Uczeni analizujący dane z rentgenowskiego teleskopu satelitarnego Chandra potwierdzili, że błyski gamma są związane ze śmiercią masywnych gwiazd. To ważny krok w kierunku zrozumienia pochodzenia tych błysków, najgwałtowniejszych zjawisk obserwowanych obecnie we Wszechświecie.

Gdyby błyski gamma były przestępstwami, mielibyśmy mocne przesłanki mówiące, że wybuchy supernowych są w to zamieszane” – powiedział Nathaniel Butler z Massachusetts Institute of Technology w Cambridge, główny autor pracy zaprezentowanej 24 marca na spotkaniu High Energy Division of the American Astronomical Society (Wydziału Wysokich Energii Amerykańskiego Towarzystwa Astronomicznego).

Chandra wyjątkowo długo (przez około 21 godzin) obserwowała blask pozostały po błysku GRB 020813 (numer oznacza dzień, w którym błysk został dostrzeżony przez satelitarne obserwatorium HETE – High-Energy Transient Explorer – 13 sierpnia 2002 roku). Spektrometr znajdujący się na pokładzie Chandry ujawnił nadmiar pierwiastków rozpraszanych w wybuchach supernowych. W widmie rentgenowskim GRB 020813 dostrzeżono linie krzemu i jonów siarki.

Nasze obserwacje błysku wspierają dwa najważniejsze punkty modelu mówiącego, że źródłem GRB są wybuchy gwiazd: Bardzo masywna gwiazda wybuchła mniej niż dwa miesiące przed błyskiem, a promieniowanie samego błysku było wysłane w wiązkach mających kształt wąskich stożków” – powiedział Butler.

Analiza danych pokazała, że jony poruszały się w kierunku od miejsca błysku z prędkością około jednej dziesiątej prędkości światła. Były prawdopodobnie częścią powłoki odrzuconej przez wybuch supernowej. Obserwowana linia widmowa miała ostre wierzchołki, musiała więc pochodzić z wąskiego obszaru ekspandującej powłoki. To wskazuje na to, że błysk gamma oświetlił jedynie niewielką część powłoki. Musiał być wysłany w wąski stożek. Czas trwania poświaty po błysku sugeruje, że nastąpił on około 60 dni po wybuchu supernowej.

Model z wybuchającymi gwiazdami zakłada dwukrokowy proces: W pierwszym kroku zapada się jądro bardzo masywnej gwiazdy. Jednocześnie następuje odrzucenie zewnętrznych warstw gwiazdy. Zapadające się jądro tworzy szybko obracającą się czarną dziurę otoczoną opadającą materią dysku akrecyjnego. W drugim kroku układ czarnej dziury wytwarza dżet wysokoenergetycznych cząstek. Fala uderzeniowa związana z wyrzutem tych cząstek powoduje powstanie trwającego kilka minut błysku promieniowania X i gamma. Oddziaływanie dżetu z odrzuconą materią powoduje powstaje poświaty rentgenowskiej widocznej przez kilka dni lub nawet miesięcy. Nie jest na razie znany powód dla którego pojawia się odstęp czasowy pomiędzy powstaniem czarnej dziury i formowaniem się dżetu.

Wcześniejsze obserwacje wykonywane przez japońskiego satelitę ASCA, włosko-holenderskiego Beppo-SAX, należącego do ESA XMM-Newton oraz przez Chandrę dały wskazówki, że poszukiwane pierwiastki znajdują się w odrzuconej przez supernową powłoce. Jednak liczba zarejestrowanych kwantów X była niewielka i zachodziło podejrzenie, że jest to efekt aparaturowy, a nie rzeczywisty. Trwające prawie dobę obserwacje Chandry pozwoliły na zebranie pięciokrotnie większej ilości fotonów X i ostateczne potwierdzenie obecności linii krzemu i siarki.

Autor

Michał Matraszek