Кредит за изображение: ESO
Избухванията на гама-лъчи са едни от най-големите експлозии във Вселената; човек може да генерира повече енергия за няколко секунди, отколкото Слънцето създава за 10 милиарда години. Смята се, че те са причинени, когато се срине свръхмасова звезда, наречена хипернова. Астрономи от Европейската южна обсерватория проследиха последвалото сияние на скорошен взрив, използвайки техника, наречена поляриметрия, която им позволява да проследяват формата на експлозията. Ако беше сферичен взрив, светлината щеше да има случайна полярност, но те откриха, че газът изтича в струи, които с времето се разширяват.
„Избухванията на гама-лъчи (GRBs)“ със сигурност са сред най-драматичните събития, известни в астрофизиката. Тези кратки светкавици от енергийни гама-лъчи, открити за първи път в края на 60-те години от военните спътници, продължават от по-малко от една секунда до няколко минути.
Установено е, че GRB са разположени на изключително големи („космологични“) разстояния. Енергията, освободена за няколко секунди по време на подобно събитие, е по-голяма от тази на Слънцето през целия му живот от повече от 10 000 милиона години. GRBs наистина са най-мощните събития след Големия взрив, известен във Вселената, вж. ESO PR 08/99 и ESO PR 20/00.
През последните години се установиха обстоятелствени доказателства, че GRBs сигнализират за срива на изключително масивни звезди, така наречените хипернови. Това най-накрая беше демонстрирано преди няколко месеца, когато астрономите, използвайки инструмента FORS на много големия телескоп (VLT) на ESO, документираха безпрецедентно подробно промените в спектъра на източника на светлина („оптичното следсветване“) на гама-лъча GRB 030329 (вж. ESO PR 16/03). По този повод беше осигурена категорична и пряка връзка между космологичните изблици на гама-лъчи и експлозиите на много масивни звезди.
Gamma-Ray Burst GRB 030329 бе открит на 29 март 2003 г. от космическия кораб на НАСА с висока енергийна преходна скорост. Последващи наблюдения с UVES спектрографа в 8,2-метровия телескоп VLT KUEYEN в Обсерваторията Паранал (Чили) показаха, че спукването има червено изместване 0,1685 [1]. Това съответства на разстояние от около 2650 милиона светлинни години, което прави GRB 030329 вторият най-близък дългосрочен GRB, откриван някога. Близостта на GRB 030329 доведе до много ярка емисия след осветяване, което позволява най-обширните последващи наблюдения на всяко последващо светене до момента.
Екип от астрономи [2], ръководен от Йохен Грейнер от института „Макс-Планк-Институт“ за извънземен физик (Германия), реши да използва тази уникална възможност за изследване на поляризационните свойства на последващото светене на GRB 030329, както се развива след развитието експлозия.
Хиперновите, източникът на GRB, наистина са толкова далеч, че могат да се разглеждат само като нерешени светлинни точки. По този начин астрономите трябва да разчитат на трика: поляриметрия (виж ESO PR 23/03).
Поляриметрията работи по следния начин: светлината е съставена от електромагнитни вълни, които се колебаят в определени посоки (равнини). Отражението или разсейването на светлината благоприятства определени насоки на електрическите и магнитните полета спрямо други. Ето защо поляризиращите слънчеви очила могат да филтрират блясъка на слънчевата светлина, отразяваща се от езерце.
Излъчването при спукване на гама-лъчи се генерира в подредено магнитно поле, като така нареченото синхротронно излъчване [3]. Ако хиперновата е сферично симетрична, всички ориентации на електромагнитните вълни ще присъстват еднакво и ще изредят средно, така че няма да има мрежова поляризация. Ако обаче газът не се изхвърля симетрично, а в струя, върху светлината ще бъде отпечатана лека нетна поляризация. Тази мрежова поляризация ще се промени с времето, тъй като ъгълът на отваряне на струята се разширява с времето и виждаме различна част от емисионния конус.
Изучаването на поляризационните свойства на последващото светене на спукване на гама-лъчи позволява по този начин да се получат знания за основните пространствени структури и силата и ориентацията на магнитното поле в областта, където се генерира излъчването. „И това прави дълъг период от време, след като светлината избледнява и се развива, ни предоставя уникален диагностичен инструмент за изследвания на спукване на гама-лъчи“, казва Йохен Грейнер.
Въпреки, че съществуват предишни единични измервания на поляризацията на оптичния следзагрев на GRB, досега не е правено подробно проучване на развитието на поляризацията с времето. Това наистина е много взискателна задача, възможна само с изключително стабилен инструмент на най-големия телескоп ... и достатъчно ярко оптично последващо светене.
Веднага след като GRB 030329 беше открит, екипът от астрономи се обърна към мощния многомодален инструмент FORS1 на телескопа VLT ANTU. Те са получили 31 поляриметрични наблюдения за период от 38 дни, което им позволява да измерват за първи път промените на поляризацията на оптичен гама-лъч, спукан след време. Този уникален набор от наблюдателни данни документира физическите промени в отдалечения обект с ненадминати детайли.
Техните данни показват наличието на поляризация на ниво от 0,3 до 2,5% през целия 38-дневен период със значителна променливост на силата и ориентацията в времеви граници до часове. Това конкретно поведение не е било предвидено от нито една от основните теории.
За съжаление, много сложната крива на светлината на това GRB следсветление, сама по себе си неразбрана, предотвратява директното прилагане на съществуващите модели на поляризация. „Оказва се, че определянето на посоката на струята и структурата на магнитното поле не е толкова просто, колкото сметнахме първоначално“, отбелязва Олаф Реймер, друг член на екипа. „Но бързите промени на свойствата на поляризацията, дори и по време на плавни фази на извивката на следната светлина, представляват предизвикателство за теорията на следсветлението“.
„Възможно“, добавя Йохен Грейнер, „общото ниско ниво на поляризация показва, че силата на магнитното поле в успоредна и перпендикулярна посока не се различава с повече от 10%, като по този начин се предполага поле, силно свързано с подвижния материал. Това е различно от мащабното поле, останало от избухналата звезда и за което се смята, че произвежда високо ниво на поляризация в гама-лъчите. "
Оригинален източник: ESO News Release
