Кредитна слика: ЕСО
Експлозије гама зрака су неке од највећих експлозија у Универзуму; човек може да произведе више енергије у неколико секунди него што Сунце ствара за 10 милијарди година. Верује се да су настали када се сруши супер-масивна звезда, звана хипернова. Астрономи из Европске јужне опсерваторије пратили су светлуцање недавног пуцања помоћу технике назване полариметрија, која им омогућава да прате облик експлозије. Да је то била сферна експлозија, светло би имало случајни поларитет, али открили су да гас тече у млазовима који се временом шире.
"Гама зрачења (ГРБс)" су сигурно међу најдраматичнијим догађајима познатим у астрофизикама. Ови кратки бљескови енергетских гама зрака, које су први 1960. открили војни сателити, трају од мање од једне секунде до неколико минута.
Откривено је да се ГРБ налазе на изузетно великим (космолошким) удаљеностима. Енергија ослобођена за неколико секунди током оваквог догађаја је већа од енергије Сунца током целог његовог животног века од преко 10 000 милиона година. ГРБ су заиста најмоћнији догађаји од Великог праска који је познат у Универзуму, усп. ЕСО ПР 08/99 и ЕСО ПР 20/00.
Током протеклих година утврђени су индиректни докази да ГРБ сигнализирају колапс екстремно масивних звезда, такозваних хипернова. То је коначно показано пре неколико месеци када су астрономи, користећи ФОРС инструмент на ЕСО-овом веома великом телескопу (ВЛТ), непримерено детаљно документовали промене у спектру извора светлости („оптички позадински сјај“) гама-рамена ГРБ 030329 (прим. ЕСО ПР 16/03). Овом приликом пружена је коначна и директна веза између космолошких гама зрака и експлозија веома масивних звезда.
Гамма-Раи Бурст ГРБ 030329 откривен је 29. марта 2003. године од стране НАСА-иног свемирског брода високе промене енергије. После посматрања са УВЕС спектрографом на 8,2-метарском телескопу ВЛТ КУЕИЕН у Опсерваторију Паранал (Чиле) показало се да црвени помак износи 0,1685 [1]. То одговара удаљености од око 2650 милиона светлосних година, због чега је ГРБ 030329 други најближи ГРБ дугог века икада откривен. Близина ГРБ 030329 резултирала је врло светлом емисијом накнадног сјаја што је омогућило до сада најопсежнија праћења било ког накнадног сјаја.
Тим астронома [2] на челу са Јоцхен Греинер из Мак-Планцк-Института за ванземаљске физике (Немачка) одлучио је да искористи ову јединствену прилику за проучавање поларизационих својстава након светлости ГРБ 030329 како се развија након развоја експлозија.
Хипернове, извор ГРБ-а, заиста су толико далеко да се могу видети само као неразрешене тачке светлости. Да би испитали своју просторну структуру, астрономи су се стога морали ослонити на трик: полариметрију (видети ЕСО ПР 23/03).
Полариметрија делује на следећи начин: светлост се састоји од електромагнетних таласа који осцилирају у одређеним смеровима (равни). Одбијање или расипање светлости погодује одређеним оријентацијама електричног и магнетног поља у односу на друга. Због тога поларизирајуће сунчане наочаре могу филтрирати одсјај сунчеве светлости који се одбија од језерца.
Зрачење у експлозији гама зрака настаје у уређеном магнетном пољу, као такозвано синхротронско зрачење [3]. Ако је хипернова сферно симетрична, све оријентације електромагнетних таласа ће бити једнаке и просечне ће бити, тако да неће бити нето поларизације. Ако се, међутим, гас не избаци симетрично, већ у млаз, на светлост ће се утиснути лагана нето поларизација. Ова нето поларизација ће се временом мењати од када се отвори кут млаза с временом, а ми видимо различит део емисионе конуса.
Проучавање поларизацијских својстава накнадног сјаја гама зрачења омогућава стицање сазнања о основним просторним структурама и јачини и оријентацији магнетног поља у области у којој се зрачење генерише. „И то радећи кроз дужи временски период, како накнадни сјај бледи и развија се, пружа нам јединствено дијагностичко средство за студије пуцања гама-зрака“, каже Јоцхен Греинер.
Иако постоје претходна појединачна мерења поларизације оптичког накнадног сјаја ГРБ-а, ниједна детаљна студија еволуције поларизације са временом никада није урађена. Ово је заиста веома захтеван задатак, могућ је само уз изузетно стабилан инструмент на највећем телескопу… и довољно светлог оптичког позадинског светла.
Чим је откривен ГРБ 030329, тим астронома се стога окренуо моћном мулти-моду ФОРС1 инструмента на телескопу ВЛТ АНТУ. Они су добили 31 полариметријска посматрања у периоду од 38 дана, што им је омогућило да по први пут измере промене поларизације оптичког гама зрака пукнуте после времена. Овај јединствени скуп података о посматрању у ненадмашеним детаљима документује физичке промене удаљеног објекта.
Њихови подаци показују присуство поларизације на нивоу од 0,3 до 2,5% током периода од 38 дана са значајном променљивошћу снаге и оријентације у временским размацима до сатима. То посебно понашање није предвидјело ниједна од главних теорија.
Нажалост, врло сложена крива светлости овог ГРБ накнадног сјаја, која сама по себи није схваћена, спречава директну примену постојећих модела поларизације. „Испада да одређивање правца млаза и структуре магнетног поља није тако једноставно као што смо првобитно мислили“, напомиње Олаф Реимер, још један члан тима. „Али брзе промене поларизационих својстава, чак и током глатких фаза криве светлосне светлости, представљају изазов теорији после светла“.
„Могуће“, додаје Јоцхен Греинер, „укупни низак ниво поларизације указује да се снага магнетног поља у паралелним и окомитим смеровима не разликује за више од 10%, што сугерира поље снажно повезано са покретним материјалом. Ово се разликује од поља великог обима које је остало од експлодирајуће звезде и за које се сматра да производи високи ниво поларизације у гама зрацима. "
Изворни извор: ЕСО Невс Релеасе
