Według badaczy z MIT na każdy wykryty przez satelity błysk gamma przypada 450 błysków jakie mają miejsce w obserwowalnym Wszechświecie. Jasne jak trylion Słońc, trwające rzadko ponad jedną minutę błyski gamma wciąż stanowią astronomiczną zagadkę, mimo jej częściowego rozwikłania przez powiązanie z wybuchami supernowych.

Błyski promieni gamma docierają do nas z całkowicie losowych kierunków, po przebyciu miliardów lat świetlnych. Obserwujemy je średnio raz na dobę, jednak naukowcy od dłuższego czasu podejrzewają, że to tylko mała porcja wszystkich zjawisk. Powiązanie błysków gamma z supernowymi, jakiego Tajemnica długich błysków gamma rozwiązana“>dokonano ostatnio, umożliwiło dopiero oszacowanie rzeczywistej liczby GRB.

Naukowcy z należącego do MIT Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory (LIGO) wyznaczyli stosunek zdarzających się błysków do zaobserwowanych jako 450:1. To znaczy, że gdy dziennie udaje się zarejestrować jeden błysk, w rzeczywistości dociera do nas promieniowanie z aż 450 wybuchów gamma. W 2001 roku na podstawie analizy spektrum wyznaczono tę wielkość jako 500:1, co dodatkowo potwierdza otrzymany przez naukowców z MIT wynik.

Aby otrzymać wynik, naukowcy van Putten i Regimbau skorzystali z przyjmowanego dziś modelu błysku gamma opierającego się na kolapsie. Masywna gwiazda zapada się pod wpływem grawitacji, w wyniku czego powstaje prawdopodobnie czarna dziura, po czym potężna fala ciśnienia wystrzeliwuje z gwiazdy w pewnym kierunku. Fala uderzeniowa zderza się z pyłem i gazem w przestrzeni międzygwiezdnej z prędkością bliską prędkości światła, wywołując promieniowanie gamma. Typ gwiazdy, jaka została użyta w modelu, jest również typem gwiazdy kończącej życie jako supernowa.

Dotychczas brakowało jedynie dowodu na powiązanie GRB z supernową. Dostarczył go Bliski i jasny błysk gamma“>wybuch z 29 marca (GRB 030329) zaobserwowany przez HETE. W skali astronomicznej miał on miejsce niezwykle blisko – zaledwie 2 miliardy lat świetlnych od Ziemi – dzięki czemu astronomowie byli w stanie zaobserwować i zbadać słabnącą poświatę błysku. W analizie widma astronomowie dostrzegli linie emisyjne tlenu – niezaprzeczalny “podpis” supernowej. Połączenie między supernowymi a GRB wykazywano już 25 kwietnia 1998 roku, lecz wyniki nie były wystarczająco przekonujące.

Van Putten i Regimbau na podstawie obserwacji 33 GRB, których odległości były dobrze znane, skonstruowali matematyczny model zależności pomiędzy jasnością błysku oraz tempem formowania się i śmierci gwiazdy. Mogli to zrobić ze względu na krótki czas życia masywnych gwiazd – zaledwie kilkadziesiąt milionów lat (w porównaniu do kilku miliardów lat w przypadku “zwykłej” gwiazdy).

Znamiennym dla modelu zapadania się jest fakt, że poprzedzający wybuch supernowej błysk ma miejsce tylko wzdłuż jednego kierunku. Jest on zorientowany losowo, a to, czy zaobserwujemy błysk z Ziemi zależy od tego, czy znajdziemy się na jego linii lub w niewielkiej odległości kątowej – paru stopni – od niej.

Odkrycie może mieć znaczące konsekwencje w trwającym polowaniu na fale grawitacyjne – niewielkie zaburzenia czasoprzestrzeni przewidziane w Ogólnej Teorii Względności Einsteina, ale nigdy dotąd nie zaobserwowane bezpośrednio. Fale grawitacyjne powstają prawdopodobnie gdy coś nadzwyczajnego dzieje się z masywnymi ciałami – powstaje czarna dziura, łączą się dwie gwiazdy neutronowe itp. Skoro GRB oznacza powstanie czarnej dziury, powinne być emitowane fale grawitacyjne. Te z kolei niezależnie od promieni gamma, powinny rozprzestrzeniać się mniej lub bardziej płynnie we wszystkich kierunkach.

Według van Puttena, znając stosunek zdarzających się do obserwowanych błysków gamma, astronomowie mogą się spodziewać wykrywania fal grawitacyjnych w określonej częstości. Skoro fale te rozchodzą się we wszystkich kierunkach, szansa na ich wykrycie przytrafia się 450 razy częściej niż błysku gamma. A to znaczna różnica, czy coś się zdarza raz na rok czy raz na 450 lat.

Autor

Wojtek Rutkowski