Pancaran sinar gamma gelap GRB020819. Kredit gambar: Keck. Klik untuk membesarkan.
Hampir semua yang kita ketahui mengenai Alam Semesta datang kepada kita melalui hakikat cahaya. Tidak seperti jirim, cahaya sangat sesuai untuk menempuh jarak yang sangat jauh dari ruang ke instrumen kami. Walau bagaimanapun, kebanyakan fenomena astronomi berterusan dan berulang - kita boleh bergantung kepada mereka untuk "berkeliaran" untuk pemerhatian jangka panjang atau "kembali" secara berkala. Tetapi ini tidak berlaku untuk letupan sinar gamma (GRB) - peristiwa kosmologi misteri yang mengecas foton (dan zarah sub-atom) dengan tahap tenaga yang sangat tinggi.
GRB cakerawala yang pertama kali dikesan berlaku semasa pemantauan perjanjian senjata nuklear pada tahun 1967. Kejadian itu memerlukan analisis bertahun-tahun sebelum asal usulnya di luar negara disahkan. Setelah penemuan ini, kaedah triangulasi primitif disusun dengan menggunakan alat pengesan yang terletak di pelbagai prob angkasa dalam Rangkaian Antarplanet (IPN). Kaedah sebegini memerlukan banyak bilangan dan membuat tindakan susulan segera menggunakan instrumen berasaskan Bumi tidak mungkin dilakukan. Walaupun terdapat kelewatan, beratus-ratus sumber sinar gamma dikatalogkan. Hari ini - walaupun menggunakan Internet - masih memerlukan beberapa hari untuk bertindak balas menggunakan pendekatan pengesanan jenis IPN.
Semua ini mulai berubah pada tahun 1991 ketika NASA menempatkan Compton Gamma Ray Observatory (CGRO) ke ruang angkasa dengan menggunakan pesawat ruang angkasa Atlantis sebagai bagian dari program "Great Observatories". Dalam masa empat bulan mengimbas langit, CGRO menjelaskan kepada para ahli astronomi bahawa Alam Semesta mengalami paroxysms sinar gamma yang sporadis dan diedarkan secara meluas hampir setiap hari - paroxysms disebabkan oleh peristiwa bencana yang melancarkan sejumlah besar gamma dan radiasi tenaga tinggi lain di seluruh jurang ruang-masa.
Tetapi CGRO mempunyai satu batasan utama - walaupun dapat mengesan sinar gamma dan memberi amaran kepada para astronom dengan cepat, tidak begitu tepat di mana kejadian seperti itu berlaku di angkasa lepas. Kerana "lingkaran ralat" yang besar ini, para astronom tidak dapat mengesan cahaya "cahaya" dari peristiwa tersebut. Walaupun terdapat batasan ini, CGRO terus mengesan beratus sumber sinar gamma yang berterusan, berkala, dan episodik - termasuk supernova, pulsar, lubang hitam, quasar, dan bahkan Bumi itu sendiri! Sementara itu, CGRO juga menemui sesuatu yang tidak diduga - pulsar tertentu bertindak sebagai pemancar jalur sempit sinar gamma tanpa mengiringi cahaya yang kelihatan - dan di dalamnya terdapat rasa pertama GRB "gelap" ahli astronomi.
Hari ini kita mengetahui bahawa "pulsar gelap" bukan satu-satunya sumber sinar gamma "gelap" di Alam Semesta. Ahli astronomi telah menentukan bahawa sebilangan kecil GRB episodik (sekali sahaja) juga rendah cahaya yang dapat dilihat, dan mereka - seperti orang yang digelitik oleh yang tidak biasa dan tidak dapat dijelaskan - ingin tahu mengapa. Sebenarnya GRB sangat unik sehingga penggemar sering terdengar berkata "Apabila anda melihat satu GRB, anda telah melihat satu GRB".
Satelit pertama yang mempermudah pengesanan optik kejadian GRB ialah BeppoSAX. Dibangunkan oleh Badan Angkasa Itali pada pertengahan 1990-an, BeppoSAX melancarkan 30 April 1996 dari Cape Canaveral dan terus mengesan dan menentukan sumber pelepasan sinar-X hingga tahun 2002. Lingkaran ralat BeppoSax cukup kecil untuk membolehkan ahli astronomi optik mengesan banyak GRB dengan cepat afterglows untuk kajian terperinci dalam cahaya kelihatan menggunakan instrumen berasaskan bumi.
BeppoSAX kembali memasuki atmosfera Bumi pada 29 April 2003, tetapi pada masa ini penggantian NASA (HETE-2 the High Energy Transient Explorer-2) sudah beberapa tahun berada di stesen di orbit bumi rendah. Instrument on HETE-2 (penjelmaan pertamanya HETE gagal berpisah dari tahap ketiga roket Pegasus pada tahun 1996) memperluas jangkauan pengesanan sinar-X dan memberikan lingkaran ralat yang lebih ketat - hanya perkara yang diperlukan oleh ahli astronomi untuk meningkatkan masa tindak balas mereka mengesan afterglows GRB.
Dua tahun dan beberapa bulan kemudian (Isnin, 19 Ogos 2002) HETE-2 mengeluarkan loceng dan wisel sebagai sumber sinar gamma yang kuat dikesan di suatu tempat berhampiran kepala buruj Pisces the Fishes. Peristiwa itu (ditetapkan GRB 020819) menyebabkan serangkaian pemerhatian astronomi mula menangkap frekuensi radio, inframerah dekat, dan cahaya cahaya yang kelihatan dalam usaha untuk menentukan di mana peristiwa itu berlaku dan membantu memahami fenomena yang mendorongnya.
Menurut makalah "Radio Afterglow and Host Galaxy of the Dark GRB 020819" yang diterbitkan pada 2 Mei 2005 oleh pasukan penyiasat antarabangsa (termasuk Pall Jakobsson dari Niels Bohr Institute, Copenhagen Denmark yang membuktikan artikel ini), dalam waktu 4 jam dari mengesan teleskop Siding Spring Observatory (SSO) sepanjang 1 meter di Australia dipusingkan ke kawasan ruang yang kurang daripada 1/7 diameter jelas Bulan. 13 jam kemudian, instrumen kedua yang sedikit lebih besar - unit P60 1.5 meter di Mt. Palomar - juga ikut mengejar. Tidak satu pun instrumen - walaupun menangkap cahaya samar-samar dengan kekuatan 22 - tidak menangkap sesuatu yang tidak biasa untuk kawasan ruang itu. Walau bagaimanapun, galaksi spiral berduri berukuran 19,5 skala besar dan sangat fotogenik jatuh dengan baik dalam genggaman instrumen mereka.
Lima belas hari kemudian, instrumen Keck ESI setinggi 10 meter di Mauna Kea, Hawaii menggambarkan wilayah yang sama dengan cahaya biru dan merah hingga 26.9. Pada kedalaman optik ini, "gumpalan" magnitud ke-24 yang berbeza (disyaki sebagai wilayah pembentukan bintang HII) dapat dilihat 3 saat busur di utara galaksi lingkaran. Percubaan terakhir untuk mengesan sesuatu yang lebih jauh dibuat pada 1 Januari 2003 - sekali lagi menggunakan Keck 10 meter. Tidak ada perubahan yang dapat dilihat pada cahaya optik yang berasal dari wilayah GRB 020819. Semua ini mengesahkan bahawa tidak ada kilatan yang dapat dilihat yang mengiringi ledakan sinar gamma yang dikesan oleh HETE-2 sekitar 134 hari sebelumnya. Pasukan penyiasat mempunyai "burster sinar gamma gelap" mereka. Nanti akan datang tugas untuk mencari tahu apa sebenarnya - atau paling tidak…
Secara berkala sepanjang kitaran pemeriksaan optik dan inframerah dekat, kawasan pecah dipantau dalam frekuensi gelombang radio. Dengan menggunakan VLA (Array Sangat Besar - terdiri daripada 27 piring 25 meter yang dikonfigurasi Y yang terletak lima puluh batu di sebelah barat Socorro, New Mexico) pasukan berjaya menangkap jejak berkurang 8.48 Ghz dan mengenal pasti lokasinya.
Gelombang radio pertama dari GRB 020819 dikumpulkan 1.75 hari selepas amaran HETE-2. Pada hari ke-157, tahap tenaga rf meratakan ke titik di mana sumbernya tidak lagi dapat dilihat dengan yakin. Namun pada saat ini, lokasinya telah menuju ke "gumpalan" tiga detik arka di utara teras galaksi spiral yang sebelumnya belum dipetakan. Sayangnya - kerana samar - jarak ke gumpalan itu sendiri tidak dapat ditentukan secara spektrografis - namun galaksi itu ditemukan terletak sejauh 6.2 BLY dan menikmati "keyakinan tinggi" dari segi hubungan dengan sumbernya.
Hasil daripada penyiasatan tersebut, para astronom kini semakin banyak belajar mengenai kelas peristiwa bencana yang mengakibatkan fluks foton bertenaga tinggi dan rendah secara besar-besaran sementara hampir melangkau frekuensi pertengahan - seperti sinar ultraviolet, kelihatan, dan inframerah dekat. Adakah terdapat sesuatu yang boleh menjelaskan perkara ini?
Berdasarkan pembelajaran dari GRB 020819, pasukan meneroka tiga model kejutan bola api mengenai bagaimana GRB gelap mungkin berlaku. Dari ketiganya (pengembangan gas bertenaga tinggi menjadi medium homogen, bahkan pengembangan menjadi medium berstrata, dan jet berkolimasi yang menembusi salah satu medium jenis), yang paling sesuai dengan tingkah laku GRB 020819 adalah pengembangan gas tenaga tinggi yang merata menjadi medium homogen gas lain (model yang pertama kali dicadangkan oleh ahli astrofizik R. Sari et al pada tahun 1998). Keuntungan dari model pengembangan isotropik ini adalah (dengan kata-kata pasukan penyiasat) bahawa "hanya jumlah kepunahan yang sederhana harus dipanggil" untuk menjelaskan tidak adanya cahaya yang dapat dilihat.
Selain menyempitkan pelbagai kemungkinan senario yang berkaitan dengan GRB gelap, pasukan menyimpulkan bahawa “GRB 020819, letupan yang agak dekat, hanya satu dari dua dari 14 GRB yang dilokalkan ke dalam (2 minit busur menggunakan) HETE-2 yang tidak mempunyai OA yang dilaporkan. Ini memberi sokongan kepada cadangan baru-baru ini bahawa pecahan pecah gelap jauh lebih rendah daripada yang disarankan sebelumnya, mungkin sekecil 10%. "
Ditulis oleh Jeff Barbour
