Тъмният гама лъч спука GRB020819. Кредит за изображение: Keck. Щракнете за уголемяване
На практика всичко, което знаем за Вселената, идва при нас чрез агенцията на светлината. За разлика от материята, светлината е уникално подходяща за изминаване на огромните разстояния в пространството до нашите инструменти. Повечето астрономически явления обаче са постоянни и повтарящи се - можем да разчитаме на тях да се „мотаят наоколо” за дългосрочно наблюдение или да се „връщат наоколо” редовно. Но това не е така за изблици на гама лъчи (GRB) - онези мистериозни космологични събития, които презареждат фотони (и суб-атомни частици) с абсурдно високи енергийни нива.
Първото открито небесно ГРБ се случи по време на мониторинга на договора за ядрени оръжия през 1967 г. Това събитие изисква години на анализ, преди да бъде потвърден неговият извънземен произход. След това откритие бяха въведени примитивни триангулационни методи с помощта на детектори, разположени на различни космически сонди в междупланетарната мрежа (IPN). Подобни методи изискват голяма степен на съкращаване на броя и правят незабавно проследяване с помощта на земни инструменти невъзможно. Въпреки забавянията, бяха регистрирани стотици източници на гама лъчи. Днес - дори и да използвате интернет - все още ще са необходими няколко дни, за да се отговори, като се използва подход за откриване на тип IPN.
Всичко това започна да се променя през 1991 г., когато НАСА пусна в космоса Обсерваторията Гамън Рей на Комптън (CGRO), използвайки космическа совалка Atlantis като част от програмата си „Големи обсерватории“. В рамките на четири месеца от сканирането на небето, CGRO даде да се разбере на астрономите, че Вселената претърпява спорадични и широко разпространени пароксизми на гама лъчи почти ежедневно - пароксизми, причинени от катаклизмични събития, които хвърлят огромни количества гама и други високоенергийни лъчения в целия бездна на пространство-време.
Но CGRO имаше едно основно ограничение - въпреки че можеше да открие гама лъчи и да предупреди астрономите бързо, не беше особено точно къде се случват подобни събития в космоса. Поради този голям „кръг на грешки“, астрономите не успяха да намерят видимата светлина „след светене“ на подобни събития. Въпреки това ограничение, CGRO продължи да открива стотици непрекъснати, периодични и епизодични източници на гама-лъчи - включително свръхнови, пулсари, черни дупки, квазари и дори самата Земя! Междувременно CGRO откри и нещо неподозирано - определени пулсари действаха като теснолентови предаватели на гама-лъчи, без да придружават видима светлина - и в това лежеше първото чувство на астронома за „тъмните“ GRB.
Днес знаем, че „тъмните пулсари“ не са единствените „тъмни“ източници на гама лъчи във Вселената. Астрономите са определили, че някаква малка част от епизодични (еднократни) GRB също са с ниска видима светлина и те - като всеки гъделичкан от необичайното и необяснимото - искат да знаят защо. Всъщност GRB са толкова уникални, че почитателите често могат да бъдат чувани да казват „Когато сте виждали един GRB, вие сте виждали един GRB“.
Първият спътник, който опрости оптичното откриване на последващи светлини на GRB, беше BeppoSAX. Разработен от Италианската космическа агенция в средата на 90-те, BeppoSAX стартира на 30 април 1996 г. от нос Канаверал и продължава да открива и определя източници на рентгенови емисии до 2002 г. Кръгът на грешките на BeppoSax е достатъчно малък, за да може оптичните астрономи бързо да проследят много GRB последващи светлини за подробно проучване на видима светлина с помощта на земни инструменти.
BeppoSAX отново влезе в земната атмосфера на 29 април 2003 г., но по това време замяната на НАСА (HETE-2 - High Energy Transient Explorer-2) вече беше няколко години на станция в нискоземна орбита. Инструментът на HETE-2 (първото му въплъщение HETE не успя да се отдели от третия етап на своята ракета Pegasus през 1996 г.) разшири обхвата на рентгеновото откриване и осигури още по-строги кръгове на грешки - точно това, което астрономите трябваше да подобрят времето за реакция в локализиране на GRB последващи светлини.
Две години и няколко месеца по-късно (понеделник, 19 август 2002 г.) HETE-2 отклони звънчетата и свирки, тъй като силен източник на гама лъчи беше открит някъде в близост до главата на съзвездието Риби рибите. Това събитие (обозначено GRB 020819) предизвика серия от астрономически обсерватории да започнат да заснемат радиочестотни, близки до инфрачервени и видими светлинни фотони в опит да определят точно къде се е случило събитието и да помогнат да се осмисли феноменът, който го управлява.
Според доклада „Радиозагряването и хостващата галактика на мрака GRB 020819“, публикуван на 2 май 2005 г. от международен екип от следователи (включително Пал Якобсон от института Нилс Бор, Копенхаген Дания, който доказа тази статия), в рамките на 4 часа от откриване на 1-метровия телескоп Siding Spring Observatory (SSO) в Австралия беше обърнат в район на космоса, по-малък от 1/7 от видимия диаметър на Луната. 13 часа по-късно, втори, малко по-голям инструмент - 1,5 метра P60 единица при Mt. Паламар - също се присъедини към преследването. Нито един от инструментите - въпреки улавянето на светлината толкова слаба, колкото магнитуд 22 - не улови нищо необичайно за този регион на космоса. Въпреки това голяма и изключително фотогенична с 19,5 магнитуда спирална галактика с лице с преграда попадна добре в границите на техните инструменти.
Петнадесет дни по-късно 10-метров инструмент Keck ESI на Мауна Кеа, Хавай засне същия регион в синя и червена светлина до магнитуд 26.9. На тази оптична дълбочина, ясно изразена "петна от 24-та величина" (за която се подозира, че е HII зона на образуване на звезди) може да се види на 3 дъгови секунди северно от спиралната галактика. Последен опит за откриване на нещо по-нататък е направен на 1 януари 2003 г. - отново с помощта на метър Keck 10. Не се забелязва промяна в оптичната светлина, излъчвана от областта на GRB 020819. Всичко това потвърждава, че никакво видимо последващо светене не е придружавало избухването на гама лъчи, открито от HETE-2, около 134 дни по-рано. Разследващият екип имаше своя „тъмен гама лъч“. По-късно ще дойде задачата да измисли точно какво е по дяволите - или поне не беше…
Периодично през целия цикъл на оптична и близо инфрачервена проверка, регионът на спукването се следи в радиовълнови честоти. Използвайки VLA (Много голям масив - състоящ се от 27 конфигурирани на Y метри 25-те ястия, разположени на петдесет мили западно от Сокоро, Ню Мексико), екипът успя да заснеме изчезваща следа от радиация от 8,48 Ghz и идентифицира локала.
Първите радиовълни от GRB 020819 бяха събрани 1,75 дни след сигнала HETE-2. Към 157-ия ден нивата на енергията се изравниха до точката, в която източникът вече не можеше да се види с увереност. Но към този момент местоположението му е било определено на „петна” три дъги на север от ядрото на неизследваната досега спирала. За съжаление - поради своята неясност - разстоянието до самата петна не можеше да се определи спектрографски - обаче беше установено, че галактиката лежи на разстояние около 6,2 BLY и се радва на „висока увереност“ по отношение на връзка с източника.
В резултат на подобни проучвания астрономите сега научават все повече за клас катаклизмични събития, които водят до масивни потоци фотони с висока и ниска енергия, докато почти напълно прескачат междинни честоти - като ултравиолетова, видима и близо инфрачервена светлина. Има ли нещо, което би могло да обясни това?
Въз основа на научаването от GRB 020819, екипът изследва три модела на ударни топки за това как могат да възникнат тъмни GRB. От трите (равномерно разширяване на високоенергийните газове в хомогенна среда, равномерно разрастване в стратифицирана среда и колимитирана струя, проникваща в каквато и да е среда), най-доброто приспособяване спрямо поведението на GRB 020819 е било равномерното разширяване на високоенергийните газове в хомогенна среда на други газове (модел, предложен първо от астрофизика Р. Сари и др. през 1998 г.). Добродетелният модел на този изотропно-разширителен модел е (по думите на разследващия екип), че „трябва да се извика само скромно количество на изчезване“, за да се отчете липсата на видима светлина.
В допълнение към стесняване на диапазона от възможни сценарии, свързани с тъмни GRBs, екипът стигна до заключението, че „GRB 020819, сравнително близко спукване, е само едно от две от 14-те GRB, локализирани в рамките на (2 дъгови минути с помощта) HETE-2, което прави нямат отчетен ОА. Това подкрепя неотдавнашното твърдение, че фракцията на тъмното спукване е далеч по-ниска от предложената по-рано, може би само 10%. “
Написано от Джеф Барбър
