Błyski gamma to najpotężniejsze eksplozje we Wszechświecie. Od niedawna, naukowcy twierdzą, że powoli zaczynają rozumieć procesy, które do nich prowadzą. Jednak najnowsze badania zdają się wskazywać na jeszcze jedno, wcześniej pomijane, źródło błysków gamma – zderzenia gwiazda w gromadach kulistych.

Nawet jedna trzecia wszystkich zaobserwowanych krótkich błysków gamma może pochodzić ze zlewania się gwiazd neutronowych w gromadach kulistych” – mówi Jonathan Grindlay z Harvard Smithsonian Center for Astrophysics.

Błyski gamma dzielą się na dwie grupy. Te trwające prawie minutę, lub dłużej nazywa się długimi błyskami gamma, a naukowcy uważają, że ich źródłem jest wybuch masywnej gwiazdy w eksplozji hipernowej. Drugi rodzaj błysków trwa zaledwie ułamek sekundy. Ich źródłem jest najprawdopodobniej kolizje gwiazd neutronowych lub gwiazdy neutronowej i czarnej dziury.

Większość układów gwiazd neutronowych wyewoluowała z układu podwójnego dwóch masywnych gwiazd, które w wyniku ewolucji zmieniły się w gwiazdy neutronowe, a następnie będą okrążać się przez wiele milionów lub miliardów lat, by ostatecznie zderzyć się i wyprodukować błysk gamma.

Badania Grindlaya wskazują na jeszcze jedno potencjalne źródło błysków gamma – gromady kuliste. Znajdują się tam jedne z najstarszych gwiazd we Wszechświecie, upakowane na małej przestrzeni o średnicy zaledwie kilku lat świetlnych.

Na tak ograniczonej przestrzeni dochodzi do wielu bliskich spotkań, podczas których może dojść do “wymienienia się” towarzyszami. Tak więc, gdy para gwiazda neutronowa stowarzyszona z inną gwiazdą (może to być karzeł albo gwiazda ciągu głównego) wymieni swojego partnera na gwiazdę neutronową, nowa para zakończy swój żywot kolizją, prowadzącą do błysku gamma.

Wszędzie w każdej gromadzie kulistej obserwujemy kandydatów – pulsary milisekundowe zawierające gwiazdę neutronową. A gromady te są tak ciasno upakowane, że dochodzi tam wielu oddziaływań międzygwiazdowych. To naturalna droga do utworzenia systemu binarnego gwiazd neutronowych” – mówi Grindlay.

Astronomowie wykonali przeszło 3 miliony symulacji komputerowych aby określić częstotliwość z jaką w gromadach kulistych powstają systemy binarne gwiazd neutronowych. Znając liczbę układów w historii gromady oraz czas, potrzebny aby układ uległ kolizji, naukowcy oszacowali częstotliwość z jaką w gromadach kulistych dochodzi do błysków gamma. Wyniki mówią, że od 10 do 30 procent błysków pochodzi z gromad kulistych.

Szacunki te biorą pod uwagę zaobserwowany trend, który wskazuje, że złączenia tak zwanych dyskowych układów gwiazd neutronowych – w skład których wchodzą gwiazdy narodzone i ewoluujące równocześnie, zachodzą 100 razy częściej niż złączenia w gromadach kulistych. Jednak wśród garstki zlokalizowanych krótkich błysków gamma wszystkie zdają się pochodzi z halo galaktycznego i od bardzo starych gwiazd, a tych cech oczekuje się po układach w gromadach kulistych.

Mamy więc do czynienie a pewną rozbieżnością danych obserwacyjnych i teoretycznych. Aby ją wyjaśnić, Grindlay zasugerował, że błyski pochodzące z układów dyskowych mogą być trudniejsze do zaobserwowania, gdyż emitowany błysk jest węższy i widoczny z obszaru o mniejszej szerokości kątowej. Wynika to z faktu, że gwiazdy w układach dyskowych, przebywające z sobą od momentu narodzin, mają zgodne spiny. W nowopowstałych układach orientacje spinu są losowe, w wyniku czego podczas złączenia błysk emitowany jest pod szerszym kątem.

Do większości błysków gamma dochodzi w układach dyskowych, ale nie obserwujemy wszystkich z nich” – wyjaśnia Grindlay.

Jedynie 6 krótkich błysków gamma zostało precyzyjnie zlokalizowanych, co czyni ich badanie niezmiernie trudnym. W miarę jak zaobserwowane zostaną kolejne przykłady, nasza wiedza o źródłach błysków powinna stać się pełniejsza.

Autor

Anna Marszałek