Kredit gambar: ESO
Pada 29 Mac 2003, Penjelajah Sementara Tenaga Tinggi NASA mengesan pancaran sinar gamma yang terang, dan tidak lama selepas teleskop dari seluruh dunia tertumpu pada objek tersebut; kini dipanggil GRB 030329 dan diukur sejauh 2.6 bilion tahun cahaya. Dengan mengukur sekejap letupan, para astronom menyedari bahawa ia sesuai dengan spektrum hipernova - letupan bintang yang sangat besar, sekurang-kurangnya 25 kali lebih besar daripada Matahari kita sendiri. Dengan mencocokkan spektrum, ahli astronomi mempunyai bukti yang kuat bahawa terdapat beberapa kaitan antara letupan sinar gamma dan letupan bintang yang sangat besar.
Letupan sinar gamma yang sangat terang diperhatikan pada 29 Mac 2003 oleh Explorer Tenaga Tinggi Tenaga Tinggi (HETE-II) NASA, di wilayah langit dalam buruj Leo.
Dalam 90 minit, sumber cahaya baru yang sangat terang ("kilauan optik") dikesan dalam arah yang sama dengan teleskop 40 inci di Balai Cerap Siding Spring (Australia) dan juga di Jepun. Letupan sinar gamma ditetapkan GRB 030329, sesuai dengan tanggalnya.
Dan dalam masa 24 jam, spektrum pertama yang sangat terperinci dari objek baru ini diperoleh oleh spektrograf penyebaran tinggi UVES pada teleskop VLT KUEYEN 8.2-m di Observatorium Paranal ESO (Chile). Ia memungkinkan untuk menentukan jarak sekitar 2,650 juta tahun cahaya (pergeseran merah 0,1685).
Pemerhatian berterusan dengan instrumen multi-mod FORS1 dan FORS2 pada VLT pada bulan berikutnya membolehkan pasukan astronomi antarabangsa [1] mendokumentasikan secara terperinci perubahan dalam spektrum susulan optik dari ledakan sinar gamma ini. Laporan terperinci mereka muncul dalam edisi 19 Jun jurnal penyelidikan "Nature".
Spektrum menunjukkan kemunculan secara bertahap dan jelas spektrum supernova dari kelas yang paling bertenaga yang dikenali, "hypernova". Ini disebabkan oleh letupan bintang yang sangat berat - mungkin lebih 25 kali lebih berat daripada Matahari. Halaju pengembangan yang diukur (melebihi 30,000 km / saat) dan jumlah tenaga yang dilepaskan sangat tinggi, bahkan dalam kelas hypernova pilihan.
Daripada perbandingan dengan hypernovae yang lebih dekat, para astronom dapat memperbaiki dengan tepat pada masa letupan bintang. Ternyata dalam selang tambah / tolak dua hari dari ledakan sinar gamma. Kesimpulan unik ini memberikan bukti yang kuat bahawa kedua-dua peristiwa tersebut saling berkaitan secara langsung.
Oleh itu, pemerhatian ini menunjukkan proses fizikal yang biasa berlaku di sebalik letupan hipernova dan pelepasan yang berkaitan dengan sinaran sinar gamma yang kuat. Pasukan ini menyimpulkan bahawa ia mungkin disebabkan oleh keruntuhan hampir tidak sekata di bahagian dalam bintang dalam bintang yang sangat maju (dikenali sebagai model "collapsar").
Ledakan sinar gamma 29 Mac akan masuk ke dalam sejarah astrofizik sebagai "peristiwa menentukan jenis" yang jarang berlaku, yang memberikan bukti konklusif mengenai hubungan langsung antara letupan sinar gamma kosmologi dan letupan bintang yang sangat besar.
Apa itu Gamma-Ray Bursts?
Salah satu bidang astrofizik yang paling aktif saat ini adalah kajian peristiwa dramatik yang dikenal sebagai "ledakan sinar gamma (GRB)". Mereka pertama kali dikesan pada akhir 1960-an oleh instrumen sensitif di atas kapal satelit yang mengorbit, dilancarkan untuk pengawasan dan pengesanan ujian nuklear. Berasal, bukan di Bumi, tetapi jauh di angkasa, kilatan pendek sinar gamma bertenaga ini berlangsung dari kurang dari satu saat hingga beberapa minit.
Walaupun terdapat upaya pengamatan yang besar, hanya dalam enam tahun terakhir ini dapat dimungkinkan untuk menentukan lokasi beberapa peristiwa ini dengan tepat. Dengan bantuan yang tidak ternilai dari pemerhatian kedudukan yang relatif tepat dari pelepasan sinar-X yang berkaitan oleh pelbagai pemerhatian satelit sinar-X sejak awal tahun 1997, para astronom hingga kini telah mengenal pasti kira-kira lima puluh sumber cahaya optik jangka pendek yang berkaitan dengan GRB ("afterglows optik" ).
Sebilangan besar GRB didapati berada pada jarak yang sangat besar (“kosmologi”). Ini menyiratkan bahawa tenaga yang dikeluarkan dalam beberapa saat selama kejadian seperti itu lebih besar daripada Matahari selama keseluruhan jangka hayatnya lebih dari 10,000 juta tahun. GRB memang merupakan peristiwa paling kuat sejak Big Bang yang dikenali di Alam Semesta, lih. ESO PR 08/99 dan ESO PR 20/00.
Selama bertahun-tahun kebelakangan ini bukti yang membuktikan bahawa GRB memberi isyarat keruntuhan bintang besar. Ini pada asalnya didasarkan pada kemungkinan hubungan satu ledakan sinar gamma yang tidak biasa dengan supernova ("SN 1998bw", juga ditemukan dengan teleskop ESO, lih. ESO PR 15/98). Lebih banyak petunjuk telah muncul sejak, termasuk perkaitan GRB dengan wilayah pembentukan bintang besar di galaksi yang jauh, bukti mengagumkan "lebam" kurva cahaya seperti supernova dalam sekejap optik beberapa letupan sebelumnya, dan tanda tangan spektrum dari elemen yang baru disintesis , diperhatikan oleh pemerhatian sinar-X.
Pemerhatian VLT GRB 030329
Pada 29 Mac 2003 (tepat pukul 11: 37: 14.67 jam UT) NASA High Energy Transient Explorer (HETE-II) mengesan letupan sinar gamma yang sangat terang. Berikutan pengenalpastian “afterglow optik” oleh teleskop 40 inci di Siding Spring Observatory (Australia), pergeseran merah pecah [3] ditentukan sebagai 0.1685 dengan menggunakan spektrum penyebaran tinggi yang diperoleh dengan spektrograf UVES di Teleskop VLT KUEYEN 8.2-m di Balai Cerap ESO Paranal (Chile).
Jarak yang sepadan adalah sekitar 2,650 juta tahun cahaya. Ini adalah GRB normal terdekat yang pernah dikesan, oleh itu memberikan peluang yang lama ditunggu-tunggu untuk menguji banyak hipotesis dan model yang telah diusulkan sejak penemuan GRB pertama pada akhir tahun 1960-an.
Dengan tujuan spesifik ini, pasukan astronomi peneraju ESO [1] kini beralih ke dua instrumen lain yang kuat di Teleskop Sangat Besar ESO (VLT), kamera / spektrograf FORS1 multi-mod dan FORS2. Selama satu bulan, hingga 1 Mei 2003, spektrum objek yang pudar diperoleh dengan kecepatan tetap, memperoleh satu set data pengamatan yang unik yang mendokumentasikan perubahan fizikal pada objek terpencil secara terperinci.
Sambungan hypernova
Berdasarkan kajian spektrum ini dengan teliti, para astronom kini menyampaikan tafsiran mereka mengenai peristiwa GRB 030329 dalam makalah penyelidikan yang muncul dalam jurnal antarabangsa "Alam" pada hari Khamis, 19 Jun. Di bawah tajuk prosaic "Supernova yang sangat bertenaga yang berkaitan dengan ledakan sinar gamma pada 29 Mac 2003 ", tidak kurang dari 27 pengarang dari 17 institusi penyelidikan, yang diketuai oleh ahli astronomi Denmark Jens Hjorth menyimpulkan bahawa sekarang ada bukti yang tidak dapat disangkal mengenai hubungan langsung antara GRB dan ledakan" hypernova "yang sangat bintang besar, sangat berkembang.
Ini didasarkan pada "kemunculan" bertahap dengan waktu spektrum jenis supernova, yang memperlihatkan ledakan bintang yang sangat ganas. Dengan halaju lebih dari 30,000 km / saat (iaitu, lebih daripada 10% halaju cahaya), bahan yang dikeluarkan bergerak pada kelajuan rekod, yang membuktikan kekuatan letupan yang sangat besar.
Hypernovae adalah kejadian yang jarang berlaku dan kemungkinan disebabkan oleh letupan bintang yang disebut dengan jenis "Wolf-Rayet" [4]. Bintang-bintang WR ini pada asalnya terbentuk dengan jisim di atas 25 jisim suria dan kebanyakannya terdiri daripada hidrogen. Sekarang dalam fasa WR mereka, setelah melucutkan lapisan luar mereka, mereka terdiri hampir dari helium, oksigen dan unsur-unsur yang lebih berat yang dihasilkan oleh pembakaran nuklear yang kuat pada fasa sebelumnya dalam jangka hayat mereka yang pendek.
"Kami telah lama menunggu yang ini", kata Jens Hjorth, "GRB ini benar-benar memberi kami maklumat yang hilang. Dari spektrum yang sangat terperinci ini, kita sekarang dapat mengesahkan bahawa letupan ini dan kemungkinan ledakan sinar gamma panjang yang lain dibuat melalui keruntuhan inti bintang-bintang besar. Sebilangan besar teori terkemuka lain sekarang tidak mungkin. "
"Acara menentukan jenis"
Rakan sejawatnya, ahli astronomi ESO Palle M? Ller, sama-sama puas: "Apa yang sebenarnya membuat kita pada mulanya adalah hakikat bahawa kita dengan jelas mengesan tanda tangan supernova yang sudah ada dalam spektrum FORS pertama yang diambil hanya empat hari setelah GRB diperhatikan pertama kali - kita sama sekali tidak menjangkakannya Ketika kami mendapat lebih banyak data, kami menyedari bahawa evolusi spektrum hampir sama dengan hipernova yang dilihat pada tahun 1998. Kesamaan kedua-duanya kemudian memungkinkan kami untuk menentukan masa yang sangat tepat dari peristiwa supernova sekarang ”.
Ahli astronomi menentukan bahawa letupan hypernova (ditetapkan SN 2003dh [2]) yang didokumentasikan dalam spektrum VLT dan peristiwa GRB yang diperhatikan oleh HETE-II pasti berlaku pada masa yang hampir sama. Tertakluk kepada penambahbaikan lebih lanjut, paling banyak ada 2 hari, dan oleh itu tidak ada keraguan lagi, bahawa kedua-duanya saling berkaitan.
"Supernova 1998 merangsang selera makan kita, tetapi memerlukan 5 tahun lagi sebelum kita dapat mengatakan dengan yakin, kita menjumpai senjata merokok yang memikat hubungan antara GRB dan SNe" tambah Chryssa Kouveliotou dari NASA. "GRB 030329 mungkin akan menjadi semacam 'kehilangan pautan' untuk GRB."
Kesimpulannya, GRB 030329 adalah peristiwa "penentu jenis" yang jarang terjadi yang akan dicatat sebagai daerah aliran dalam astrofizik tenaga tinggi.
Apa yang sebenarnya berlaku pada 29 Mac (atau 2,650 juta tahun yang lalu)?
Inilah kisah lengkap mengenai GRB 030329, kerana para astronom sekarang membacanya.
Ribuan tahun sebelum letupan ini, bintang yang sangat besar, kehabisan bahan bakar hidrogen, melepaskan sebahagian besar sampul luarnya, mengubah dirinya menjadi bintang Wolf-Rayet kebiruan [3]. Tinggalan bintang itu mengandungi kira-kira 10 jisim suria bernilai helium, oksigen dan unsur-unsur yang lebih berat.
Pada tahun-tahun sebelum letupan, bintang Wolf-Rayet dengan cepat menghabiskan sisa bahan bakarnya. Pada suatu ketika, ini secara tiba-tiba mencetuskan kejadian pecah sinar hypernova / gamma. Inti runtuh, tanpa mengetahui bahagian luar bintang. Lubang hitam terbentuk di dalam, dikelilingi oleh cakera bahan penambahan. Dalam beberapa saat, jet bahan dilancarkan dari lubang hitam itu.
Jet itu melewati cangkang luar bintang dan, bersama dengan angin kuat dari nikel radioaktif-56 yang baru terbentuk yang meletupkan cakera di dalamnya, menghancurkan bintang. Penghancuran ini, hypernova, bersinar terang kerana adanya nikel. Sementara itu, jet itu membajak menjadi bahan di sekitar bintang, dan membuat letupan sinar gamma yang dicatat sekitar 2,650 juta tahun kemudian oleh para astronom di Bumi. Mekanisme terperinci untuk penghasilan sinar gamma masih menjadi bahan perdebatan tetapi ia berkaitan dengan interaksi antara jet dan benda yang sebelumnya dikeluarkan dari bintang, atau dengan perlanggaran dalaman di dalam jet itu sendiri.
Senario ini mewakili model "collapsar", yang diperkenalkan oleh ahli astronomi Amerika, Stan Woosley (University of California, Santa Cruz) pada tahun 1993 dan ahli pasukan semasa, dan paling baik menerangkan pemerhatian GRB 030329.
"Ini tidak bermaksud bahawa misteri pecah sinar gamma kini diselesaikan", kata Woosley. "Kami yakin sekarang bahawa ledakan panjang melibatkan keruntuhan inti dan hipernova, kemungkinan akan membuat lubang hitam. Kami telah meyakinkan kebanyakan orang yang ragu-ragu. Kami belum dapat mencapai kesimpulan, bagaimanapun, mengenai apa yang menyebabkan sinar gamma pendek pecah, yang di bawah dua detik. "
Sumber Asal: Siaran Berita ESO
