През 1967 г. учените от НАСА забелязали нещо, което никога не са виждали, преди да дойдат от дълбокото пространство. В това, което стана известно като „инцидент с Вела“, множество спътници регистрираха толкова ярък изблик на Гама-Рей (GRB), че за кратко засили цялата галактика. Като се има предвид страхотната им сила и краткотрайната природа, астрономите нетърпели да определят как и защо се извършват тези изблици.
Десетилетия на наблюдение доведоха до извода, че тези експлозии се случват, когато масивна звезда преминава в свръхнова, но астрономите все още не бяха сигурни защо това се случва в някои случаи, а не в други. Благодарение на новите изследвания на екип от Университета на Уоруик, изглежда, че ключът към производството на GRB се крие в бинарните звездни системи - т.е. звездата се нуждае от спътник, за да произведе най-ярката експлозия във Вселената.
Изследователският екип, отговорен за откритието, беше ръководен от Ашли Хримес - доктор на науките. студент в Университета на Уоруик, катедра по физика. За целите на своето проучване екипът се спря на основната загадка за дълготрайните GRBs - това е как звездите могат да се завъртят достатъчно бързо, за да генерират вида експлозии, които са били наблюдавани.
Казано по-кратко, GRBs възникват, когато масивни звезди (около десет пъти по-големи от нашето Слънце) отиват свръхнови и се сриват в неутронна звезда или черна дупка. В процеса на това външните слоеве на звездата се издухат и изхвърленият материал се изравнява в диск около новообразувания остатък, за да се запази ъгловият импулс. Докато този материал пада навътре, този импулс го изстрелва под формата на струи, излъчвани от полюсите.
Те са известни като "релативистични струи" поради начина, по който материалът в тях се ускорява, за да затвори скоростта на светлината. Докато GRB са най-ярките събития във Вселената, те се наблюдават само от Земята, когато една от техните полярни оси е насочена директно към нас - което означава, че астрономите могат да видят само около 10-20% от тях. Те също са много кратки, докато астрономическите явления продължават, като траят от част от секунда до няколко минути.
Освен това една звезда трябва да се върти изключително бързо, за да изстреля материал по полярните си оси с близка скорост на светлината. Това представлява главоблъсканица за астрономите, тъй като звездите обикновено губят всяко завъртане, което придобиват много бързо. За да отговори на тези нерешени въпроси, екипът разчита на колекция от звездни модели за еволюция, за да проучи поведението на масивни звезди, когато те се сриват.
Тези модели са създадени от д-р Ян Дж. Елдридж от Университета в Окланд, Нова Зеландия, със съдействието на изследователи от Университета в Уорик. В комбинация с техника, известна като синтез на бинарна популация, учените симулират популация от хиляди звездни системи, за да идентифицират механизма, по който могат да настъпят редките експлозии, които предизвикват GRB.
От това изследователите успяха да ограничат факторите, които причиняват формирането на релативистични струи от някои рушащи се звезди. Те откриха, че приливите и отливите, подобни на тези, които се случват между Земята и Луната, са единственото вероятно обяснение. С други думи, дълготрайните GRB се появяват в двоични звездни системи, където звездите са заключени заедно в своето въртене, създавайки мощен прилив на ефект, който ускорява въртенето им.
Както Chrimes обясни в скорошно прессъобщение на Warwick:
„Предвиждаме какви звезди или системи произвеждат гама-изблици, които са най-големите експлозии във Вселената. Досега не беше ясно какви звезди или двоични системи трябва да постигнете този резултат.
“Въпросът е как една звезда започва да се върти или поддържа своето въртене във времето. Установихме, че ефектът на приливите на звездата върху партньора й не позволява да ги забавят и в някои случаи ги върти. Те крадат ротационна енергия от своя спътник, последствие от което е, че след това те се отдалечават още повече.
“Това, което установихме, е, че по-голямата част от звездите се въртят бързо именно защото са в двоична система. "
Както изтъкна д-р Елизабет Стануей - изследовател от катедрата по физика на Университета на Уоруик и съавтор на изследването, бинарната еволюция едва ли е нова за астрономите. Въпреки това, видовете изчисления, извършени от Chrimes и нейните колеги, никога не са правени преди това поради сложните изчисления. Следователно това проучване е първото, което разгледа физическите механизми на работа в бинарните модели.
„Има и голяма дилема относно металичността на звездите, които произвеждат изблици на гама-лъчи“, каза тя. „Като астрономи измерваме състава на звездите и доминиращият път за избухвания на гама-лъчи изисква много малко железни атоми или други тежки елементи в звездната атмосфера. Имаше пъзел защо виждаме разнообразни композиции в звездите, които произвеждат гама-лъчи, и този модел предлага обяснение. "
Благодарение на това последно проучване и на получения в резултат модел, който предлага на бинарната еволюция, астрономите ще могат да предвидят как трябва да изглеждат звезди, произвеждащи GRB, по отношение на температурата, светимостта и свойствата на своята другарска звезда. Поглеждайки към бъдещето, Chimes и нейните колеги се надяват да изследват и моделират преходни явления, които остават загадка за астрономите.
Те включват бързи радио изблици (FRBs) и какво ги причинява (особено повтарящото се разнообразие) или дори по-редки събития като превръщането на звездите в черни дупки. Проучването, което описва техните открития, се появи в януарския брой на Месечни известия на Кралското астрономическо дружество и е финансиран от Съвета за научни и технологични услуги в Обединеното кралство за изследвания и иновации.
