Pomiar ukrytej energii GRB pozwala odkryć wskazówki dotyczące ewolucji Wszechświata
Rozbłyski promieniowania gamma (GRB) są najjaśniejszymi eksplozjami we Wszechświecie, pozwalającymi astronomom na obserwację intensywnego promieniowania gamma w krótkim czasie. GRB są klasyfikowane jako krótkie lub długie, przy czym długie rozbłyski promieniowania gamma są wynikiem umierania masywnych gwiazd. Dlatego stanowią one ukryte wskazówki dotyczące ewolucji Wszechświata.
Wizja artystyczna rozbłysku gamma GRB 191221B (po lewej) oraz obrazy GRB 191221B obserwowane światłem normalnym i spolaryzowanym (dolna prawa wstawka). Źródło: Urata inni/Yu-Sin Huang/MITOS Science CO., LTD)
Rozbłyski gamma emitują promieniowanie gamma, a także fale radiowe, światło optyczne i promienie rentgenowskie. Gdy konwersja energii wybuchu na energię emitowaną, czyli sprawność konwersji, jest wysoka, całkowitą energię wybuchu można obliczyć przez proste dodanie całej wyemitowanej energii. Jednak gdy sprawność konwersji jest niska lub nieznana, sam pomiar wyemitowanej energii nie jest wystarczający.
Teraz, zespołowi astrofizyków udało się zmierzyć ukrytą energię rozbłysku gamma poprzez wykorzystanie polaryzacji światła. Szczegóły ich pracy zostały opublikowane w czasopiśmie Nature Astronomy 8 grudnia 2022 roku.
Kiedy fala elektromagnetyczna jest spolaryzowana, oznacza to, że oscylacja tej fali płynie w jednym kierunku. Podczas gdy światło emitowane przez gwiazdy nie jest spolaryzowane, odbicie tego światła jest. Wiele przedmiotów codziennego użytku, takich jak okulary przeciwsłoneczne i osłony przed światłem, wykorzystuje polaryzację, aby zablokować odblaski światła podróżującego w jednym kierunku.
Pomiar stopnia polaryzacji nazywany jest polarymetrią. W obserwacjach astrofizycznych pomiar polarymetrii ciała niebieskiego nie jest tak łatwy jak pomiar jego jasności. Ale dostarcza cennych informacji o stanie fizycznym obiektów.
Zespół przyjrzał się błyskowi gamma, który miał miejsce 21 grudnia 2019 roku (GRB 191221B). Korzystając z Bardzo Dużego Teleskopu ESO i Atacama Large Millimeter/submillimeter Array – jedne z najbardziej zaawansowanych teleskopów optycznych i radiowych na świecie – obliczyli polarymetrię szybko zanikających emisji z GRB 191221B. Następnie z powodzeniem zmierzyli jednocześnie polaryzację optyczną i radiową, stwierdzając, że stopień polaryzacji radiowej jest znacznie niższy niż optycznej.
Ta różnica w polaryzacji na dwóch długościach fali ujawnia szczegółowe warunki fizyczne regionu emisji błysku gamma – powiedział prof. Kenji Toma z Instytutu Badań Interdyscyplinarnych Uniwersytetu Tohoku (FRIS). Pozwoliło nam to w szczególności zmierzyć niemierzalną wcześniej ukrytą energię.
Uwzględniając ukrytą energię, zespół ujawnił, że całkowita energia była około 3,5 razy większa niż wcześniej szacowano.
Ponieważ energia rozbłysku reprezentuje energię grawitacyjną gwiazdy macierzystej, możliwość zmierzenia tej wielkości ma ważne konsekwencje dla określenia masy gwiazdy.
Poznanie pomiarów rzeczywistych mas gwiazdy macierzystej pomoże w zrozumieniu historii ewolucyjnej Wszechświata – dodał Toma. Pierwsze gwiazdy we Wszechświecie mogłyby zostać odkryte, gdyby udało nam się wykryć ich długie rozbłyski gamma.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
.jpg)
