Przejdź do głównej zawartości

ALMA obserwuje długotrwałe echo radiowe zasilane przez dżety z GRB

Astronomowie korzystający z ALMA badali kataklizmiczną eksplozję gwiazdy, znaną jako rozbłysk gamma, czyli GRB, i odkryli jej trwałą „poświatę”. Wsteczny szok wywołany przez potężne strumienie GRB uderzające w otaczające szczątki, trwał tysiące razy dłużej, niż oczekiwano. Obserwacje te dostarczają świeżego spojrzenia w fizykę GRB, jednej z najbardziej energetycznych eksplozji we Wszechświecie.


Ta nowonarodzona czarna dziura wypluła jeszcze ulotny, ale niesamowicie intensywny rozbłysk promieni gamma w kierunku Ziemi, gdzie został wykryty przez Neil Gehrels Swift Observatory 19 grudnia 2016 r.

Chociaż promienie gamma po wybuchu zniknęły z pola widzenia zaledwie 7 sekund później, dłuższe fale światła z eksplozji – w tym promieniowanie X, radiowe oraz światło widzialne – nadal świeciły przez tygodnie. Umożliwiło to astronomom zbadanie następującego po tym energetycznego zdarzenia, nazwanego GRB 161219B, przy pomocy wielu naziemnych obserwatoriów.

Wyjątkowe możliwości instrumentów ALMA umożliwiły jednak zespołowi astronomów przeprowadzenie długotrwałego badania tej eksplozji na falach milimetrowych, dzięki czemu uzyskano nowy wgląd w ten szczególny GRB, a także rozmiar i skład jego potężnych dżetów.

ALMA widzi na falach milimetrowych, które przenoszą informacje o tym, jak dżety oddziałują z otaczającym pyłem i gazem, zatem jest to potężny próbnik tych gwałtownych kosmicznych eksplozji.

Obserwacje te umożliwiły astronomom stworzenie pierwszego time-lapse o kosmicznej eksplozji, który pokazał zaskakująco długotrwałą falę uderzeniową pochodzącą z wybuchu odbijającą się echem w dżetach. Na obecnym etapie rozumienia GRB astronomowie spodziewali by się, że wsteczny szok potrwa najwyżej od kilku sekund do minuty. Ten trwał przez większą część dnia.

Wsteczny szok występuje, gdy materia zostanie wydmuchnięta z GRB przez dżety wpadające do otaczającego gazu. Spowalnia to uciekającą materię, wysyłając falę uderzeniową z powrotem w dół dżetu.

Ponieważ dżety powinny trwać nie dłużej, niż kilka minut, wsteczny szok również powinien być krótkotrwały. Teraz jednak wydaje się, że tak nie jest.

Przez dziesięciolecia astronomowie sądzili, że wsteczny szok wytworzy jasny błysk światła widzialnego, który do tej pory był bardzo trudny do znalezienie pomimo starannych poszukiwań. Obserwacje ALMA pokazują, że astronomowie mogli szukać w niewłaściwym miejscu, a obserwacje na falach milimetrowych dają najlepszą szansę na jego uchwycenie.

Zamiast tego, światło z szoku wstecznego świeci najjaśniej na milimetrowych długościach fali, w skali czasowej około jednego dnia, co jest najprawdopodobniej powodem, dla którego było to wcześniej trudne do wykrycia. Podczas, gdy światło milimetrowe powstało w wyniku szoku wstecznego, promieniowanie X i światło widzialne pochodzi z fali uderzeniowej przemieszczającej się przed dżetem. 

To, co było wyjątkowe w tym zdarzeniu to fakt, że gdy wsteczny szok wszedł w dżet, powoli, lecz nieustannie przenosił jego energię do poruszającej się przed strumieniem fali uderzeniowej. Dzięki ALMA astronomowie wiedzą, że ta energia – 85% całkowitej w przypadku GRB 161219B – jest ukryta w wolno poruszającej się materii w samym strumieniu.

Jasna emisja wstecznego szoku zgasła w ciągu tygodnia, a szok przedni świecił, dając ALMA szansę zbadania geometrii dżetu.

Światło widzialne fali uderzeniowej w tym krytycznym momencie, kiedy odpływ wystarczająco zwolnił, by cały strumień stał się widoczny z Ziemi, zostało przyćmione przez pojawiającą się supernową z eksplodującej gwiazdy. Jednak światło supernowej nie przeszkadzało obserwacjom ALMA, umożliwiając astronomom ograniczenie rozwarcia kąta wypływu z dżetu do około 13 stopni. 

Zrozumienie kształtu i czasu trwania wypływu z gwiazdy jest niezbędne do określenia prawdziwej energii wybuchu. W tym przypadku astronomowie stwierdzają, że dżety zawierają tyle energii, ile nasze Słońce wypromieniowuje w ciągu miliarda lat.

Jak zauważają naukowcy, to zaledwie czwarty rozbłysk gamma z przekonującą detekcją wstrząsu zwrotnego na wielu częstotliwościach. Materia wokół zapadającej się gwiazdy była około 3000 razy mniej gęsta, niż gaz otaczający gwiazdy w naszej galaktyce, a nowe obserwacje ALMA sugerują, że takie środowiska o niskiej gęstości są niezbędne do wytwarzania emisji szoku wstecznego, co może tłumaczyć, dlaczego takie sygnatury są rzadkie. 

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:

Popularne posty z tego bloga

Wykryto największą eksplozję w historii Wszechświata

Naukowcy badający odległą gromadę galaktyk odkryli największą eksplozję obserwowaną we Wszechświecie od czasów Wielkiego Wybuchu. Wybuch pochodził z supermasywnej czarnej dziury w centrum odległej o setki milionów lat świetlnych stąd galaktyki. W trakcie eksplozji zostało uwolnione pięć razy więcej energii, niż przy poprzednim ówczesnym najpotężniejszym wybuchu. Astronomowie dokonali tego odkrycia przy użyciu danych z obserwatorium rentgenowskiego Chandra i XMM-Newton, a także danych radiowych z Murchison Widefield Array (MWA) w Australii i Giant Metrewave Radio Telescope (GMRT) w Indiach. Ten potężny wybuch został wykryty w gromadzie galaktyk Ophiuchus, która znajduje się około 390 mln lat świetlnych stąd. Gromady galaktyk to największe struktury we Wszechświecie utrzymywane razem przez grawitację, zawierające tysiące pojedynczych galaktyk, ciemną materię i gorący gaz. W centrum gromady Ophiuchus znajduje się duża galaktyka zawierająca supermasywną czarną dziurę.

Odkryto najbliższą znaną „olbrzymią planetę niemowlęcą”

Nowonarodzona masywna planeta znajduje się zaledwie 100 parseków od Ziemi. Naukowcy odkryli nowonarodzoną masywną planetę bliższą Ziemi niż jakikolwiek tego typu obiekt w podobnym wieku. Olbrzymia niemowlęca planeta, nazwana 2MASS 1155-7919 b, znajduje się w asocjacji Epsilon Chamaeleontis i leży tylko około 330 lat świetlnych od naszego Układu Słonecznego. „Ciemny, chłodny obiekt, który znaleźliśmy, jest bardzo młody i ma zaledwie 10 mas Jowisza, co oznacza, że prawdopodobnie patrzymy na planetę niemowlęcą, być może wciąż w fazie formowania się. Chociaż zostało odkrytych wiele innych planet podczas misji Kepler i innych podobnych, prawie wszystkie z nich są planetami ‘starymi’. Obiekt ten jest jednocześnie czwartym lub piątym przykładem planety olbrzymiej krążącej tak daleko od swojej gwiazdy macierzystej. Teoretycy usiłują wyjaśnić, w jaki sposób się tam uformowały lub jak tam dotarły” – powiedziała Annie Dickson-Vandervelde, główna autorka pracy. Do odkrycia naukowc

Czy rozwiązano tajemnicę ekspansji Wszechświata?

Badacz z Uniwersytetu Genewskiego rozwiązał naukową kontrowersję dotyczącą tempa ekspansji Wszechświata, sugerując, że na dużą skalę nie jest ono całkowicie jednorodne. Ziemia, Układ Słoneczny, cała Droga Mleczna i kilka tysięcy najbliższych nam galaktyk porusza się w ogromnym „bąblu” o średnicy 250 mln lat świetlnych, gdzie średnia gęstość materii jest o połowę mniejsza niż w pozostałej części Wszechświata. Taka jest hipoteza wysunięta przez fizyka teoretyka z Uniwersytetu Genewskiego (UNIGE) jako rozwiązanie zagadki, która od dziesięcioleci dzieli społeczność naukową: z jaką prędkością rozszerza się Wszechświat? Do tej pory co najmniej dwie niezależne metody obliczeniowe osiągnęły dwie wartości różniące się o około 10% z odchyleniem, które jest statystycznie nie do pogodzenia. Nowe podejście usuwa tę rozbieżność bez korzystania z „nowej fizyki”. Wszechświat rozszerza się od czasu Wielkiego Wybuchu, który miał miejsce 13,8 mld lat temu – propozycja po raz pierwszy przeds