Pomiar odległości we Wszechświecie za pomocą eksplozji niszczących gwiazdy

Międzynarodowy zespół naukowców przeanalizował archiwalne dane dotyczące potężnych kosmicznych eksplozji powstałych w wyniku śmierci gwiazd i znalazł nowy sposób na mierzenie odległości we wczesnym Wszechświecie.

Koncepcyjny obraz tych badań: wykorzystywanie rozbłysków gamma do wyznaczania odległości we Wszechświecie. Źródło: NAOJ.

Nie mając żadnych punktów orientacyjnych w przestrzeni, bardzo trudno jest uzyskać poczucie głębi. Jedną z technik stosowanych przez astronomów jest poszukiwanie „świec standardowych”, czyli obiektów lub zdarzeń, w przypadku których fizyka podpowiada, że jasność absolutna (to, co zobaczylibyśmy, będąc tuż obok) jest zawsze taka sama. Porównując obliczoną jasność absolutną z jasnością pozorną (to, co faktycznie jest obserwowane z Ziemi), można określić odległość do świecy standardowej, a przez to do innych obiektów w tym samym obszarze. Brak świec standardowych wystarczająco jasnych, by można je było dostrzec w odległości ponad 11 miliardów lat świetlnych, utrudnia badania nad odległym Wszechświatem. Rozbłyski promieniowania gamma (GRB), rozbłyski powstające w wyniku śmierci masywnych gwiazd, są wystarczająco jasne, ale ich jasność zależy od charakterystyki rozbłysku.

Podejmując wyzwanie, jakim jest próba wykorzystania tych jasnych zdarzeń jako świece standardowe, zespół przeanalizował dane archiwalne dotyczące obserwacji w świetle widzialnym 500 GRB wykonanych przez wiodące na świecie teleskopy, takie jak Subaru, RATIR oraz satelity takie jak Swift. Studiując wzór krzywej blasku pokazujący, jak GRB jaśnieje i przygasa w czasie, zespół zidentyfikował klasę 179 GRB, które mają wspólne cechy i prawdopodobnie zostały wywołane przez podobne zjawiska. Na podstawie charakterystyki krzywych blasku zespół był w stanie obliczyć unikalną jasność i odległość dla każdego GRB, co może być wykorzystane jako narzędzie kosmologiczne.

Odkrycia te zapewnią nowy wgląd w mechanikę stojącą za tą klasą GRB i dostarczą nowej świecy standardowej do obserwacji odległego Wszechświata. Główny autor pracy Dianotti wcześniej znalazł podobny wzór w obserwacjach GRB w promieniowaniu X, ale okazało się, że obserwacje w świetle widzialnym są dokładniejsze w wyznaczaniu parametrów kosmologicznych.

Dianotti mówi: Optyczne korelacje trójwymiarowe są wewnętrzne i niezależne od selekcji czy ewolucji przesunięcia ku czerwieni. Dlatego korelacja ta pozwala nam wskazać wspólny mechanizm emisji, najprawdopodobniej magnetara, dla tej klasy GRB, które mają osobliwe cechy. W przyszłości te GRB mogą być użyte jako kosmologiczne świece standardowe, ponieważ zapewniają większą precyzję w wyznaczaniu parametrów kosmologicznych niż GRB w podstawowej płaszczyźnie promieniowania rentgenowskiego.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:

Popularne posty z tego bloga

Czarna dziura wyrzuca gwiezdne szczątki

Ujawniono ogólną strukturę gwiazdy neutronowej

Teleskop Webba wykonał swoje pierwsze zdjęcie egzoplanety