ALMA bada gigantyczną eksplozję błysku gamma

Japońskie obserwacje z Atacama Large Milimeter/submilimeter Array (ALMA) pozwoliły po raz pierwszy wykonać mapę gazu molekularnego i pyłu w macierzystych galaktykach błysków gamma (GRB) – największych eksplozji we Wszechświecie. Zaskakujące jest to, że zaobserwowano mniej gazu, niż się spodziewano, i znacznie więcej pyłu, co powoduje, że niektóre z GRB można nazwać „ciemnymi błyskami gamma”. Jest to pierwsza naukowa praca ALMA dotycząca błysków gamma. Pokazuje to potencjał ALMA do lepszego zrozumienia GRB.

Rozbłyski gamma są to intensywne wybuchy o bardzo wysokiej energii, obserwowane w odległych galaktykach – najjaśniejsze zjawiska wybuchowe we Wszechświecie. Wybuchy trwające dłużej niż kilka sekund, zwane są długimi błyskami gamma (LGRB) i są związane z wybuchami supernowych – potężnymi eksplozjami pod koniec życia masywnych gwiazd. W ciągu zaledwie kilku sekund typowy rozbłysk uwalnia tyle energii, co Słońce w ciągu całego swojego życia trwającego 10 miliardów lat. Po eksplozji następuje zwykle spadek energii, zwany poświatą, który jak się uważa powstał w wyniku kolizji pomiędzy materią wyrzucaną a otaczającym ją gazem.

Niektóre z błysków gamma tajemniczo zdają się nie mieć poświaty – nazywamy je ciemnymi błyskami gamma. Jedyne możliwe wytłumaczenie jest takie, że obłoki pyłu pochłaniają promieniowanie poświaty. W ostatnich latach naukowcy pracowali nad tym, by lepiej zrozumieć powstawania błysków gamma, poprzez badanie ich galaktyk macierzystych. Astronomowie spodziewali się, że masywne gwiazdy, poprzedniczki błysków gamma, będzie można znaleźć w aktywnych obszarach gwiazdotwórczych tych galaktyk, które byłyby otoczone dużą ilością gazu molekularnego – paliwa do formowania się gwiazd. Jednakże wyniki badań nie potwierdziły tej teorii, więc zagadka pozostaje nierozwiązana. Japoński zespół badaczy pod dowództwem Bunyo Hatsukade z National Astronomical Observatory of Japan, prowadził badania dwóch galaktyk macierzystych GRB 020819B i GRB051022, które znajdują się w odległości odpowiednio ponad 4,3 mld i 6,9 mld lat świetlnych od nas. Wykrycie emisji radiowych z galaktyk macierzystych GRB, które były długo wyczekiwanym celem dla astronomów, w końcu stało się możliwe z bardzo dużą czułością, dzięki ALMA.

Kotaro Kohno, profesor na Uniwersytecie w Tokio i członek zespołu badawczego mówi: „Od 2003 r, przez dziesięć lat szukaliśmy gazu molekularnego w galaktykach, w których nastąpił wybuch gamma, za pomocą różnych teleskopów na całym świecie. Dzięki naszej ciężkiej pracy uzyskaliśmy ogromny przełom korzystając z niezwykle wysokiej czułości ALMA. Cieszymy się bardzo z tego, co udało nam się osiągnąć”. Czułość ALMA w tych obserwacjach była około pięciokrotnie wyższa, niż innych teleskopów używanych kiedykolwiek we wcześniejszych badaniach, chociaż czas obserwacji wynosił zaledwie 47 minut, z wykorzystaniem zaledwie 27 anten (mniej niż połowa wszystkich anten). Wyniki obserwacji pokazały rewolucyjną zdolność ALMA, nawet w ograniczonych warunkach. Innym niezwykłym osiągnięciem, dzięki wysokiej rozdzielczości ALMA było odkrycie rozkładu gazu molekularnego i pyłu w galaktykach macierzystych GRB. Obserwacje GRB 020819B ujawniły bogate w pył środowisko na obrzeżach galaktyki, podczas gdy gaz stwierdzono tylko wokół jej centrum. Po raz pierwszy zbadano rozkład gazu i pyłu w galaktykach macierzystych błysków gamma.

Źródło:
ALMA Observatory