I følge astronom Andrew Levan er det et gammelt ordtak når det gjelder å studere gammastråle-bursts: “Når du har sett en gammastråle briste, har du sett ... bare en gammastråle brast. De er ikke alle de samme, ”sa han under en pressemelding 16. april hvor han diskuterte oppdagelsen av en veldig annen type GRB - en type som kommer i en ny langvarig smak.
Tre av disse uvanlige langvarige stjerneksplosjonene har nylig blitt oppdaget ved hjelp av Swift-satellitten og andre internasjonale teleskoper, og en, kalt GRB 111209A, er den lengste GRB som noen gang er observert, med en varighet på minst 25.000 sekunder, eller omtrent 7 timer.
"Vi har observert det lengste gammastråleutbruddet i moderne historie, og tror denne hendelsen er forårsaket av døden av en blå supergiant," sa Bruce Gendre, en forsker som nå er tilknyttet det franske nasjonale senteret for vitenskapelig forskning som ledet denne studien mens han det italienske romfartsorganets vitenskapsdatasenter i Frascati, Italia. "Det forårsaket den kraftigste stjerneksplosjonen i nyere historie, og sannsynligvis siden Big Bang skjedde."
Astronomene sa at disse tre GRB-ene representerer en tidligere ikke anerkjent klasse av disse stjernene eksplosjonene, som oppstår fra de katastrofale dødsfallene fra overlegne stjerner hundrevis av ganger større enn vår sol. GRB-er er de mest lysende og mystiske eksplosjonene i universet. Sprengningene avgir strømmer av gammastråler - den kraftigste formen for lys - så vel som røntgenstråler, og de produserer etterglødninger som kan observeres ved optiske og radioenergier.
Swift, Fermi-teleskopet og annet romfartøy oppdager i gjennomsnitt cirka en GRB hver dag. Med hensyn til hvorfor denne typen GRB ikke har blitt oppdaget før, forklarte Levan at denne nye typen ser ut til å være vanskelig å finne på grunn av hvor lenge de varer.
"Gamma-stråle-teleskoper oppdager vanligvis en rask pigge, og du ser etter et utbrudd - på hvor mange gammastråler som kommer fra himmelen," sa Levan til Space Magazine. ”Men disse nye GRB-ene legger ut energi over lang tid, over 10.000 sekunder i stedet for de vanlige 100 sekundene. Fordi det er spredt, er det vanskeligere å oppdage, og bare siden Swift ble lansert har vi muligheten til å bygge opp bilder av GBS-er over himmelen. For å oppdage denne nye typen, må du legge opp alt lys over lang tid. ”
Levan er astronom ved University of Warwick i Coventry, England.
Han la til at disse langvarige GRB-ene sannsynligvis var vanligere i universets fortid.
Tradisjonelt har astronomer gjenkjent to typer GRB: kort og langt, basert på varigheten av gammastrålesignalet. Korte utbrudd varer i to sekunder eller mindre og antas å representere en sammenslåing av kompakte gjenstander i et binært system, hvor de mest sannsynlige mistenkte er nøytronstjerner og sorte hull. Lange GRB-er kan vare fra flere sekunder til flere minutter, med typiske varigheter som faller mellom 20 og 50 sekunder. Disse hendelsene antas å være assosiert med en stjerners kollaps mange ganger solens masse og den resulterende fødselen av et nytt svart hull.
"Det er en veldig tilfeldig prosess, og hver GRB ser veldig annerledes ut," sa Levan under orienteringen. ”De har alle en rekke varigheter og en rekke energier. Det vil ta mye større utvalg å se om denne nye typen har mer kompleksitet enn vanlige gammastråler. "
Alle GRB-er gir kraftige jetfly som driver materie med nesten lysets hastighet i motsatte retninger. Når de samhandler med materie i og rundt stjernen, produserer jetflyene en pigg med høyt energi-lys.
Gendre og kollegene gjorde en detaljert studie av GRB 111209A, som utbrøt 9. desember 2011, ved bruk av gammastråledata fra Konus-instrumentet på NASAs vind-romfartøy, røntgenobservasjoner fra Swift og Det europeiske romfartsorganets XMM-Newton-satellitt , og optiske data fra robotobservatoriet TAROT i La Silla, Chile. 7-timers burst er den desidert lengste GRB som noen gang er registrert.
En annen hendelse, GRB 101225A, eksploderte 25. desember 2010 og produserte høye energiutslipp i minst to timer. Etterpå kallenavnet "julebrast", var avstanden ikke kjent, noe som førte til at to lag kom til radikalt forskjellige fysiske tolkninger. En gruppe konkluderte med at eksplosjonen var forårsaket av at en asteroide eller komet falt på en nøytronstjerne i vår egen galakse. Et annet team slo fast at utbruddet var resultatet av en fusjonshendelse i et eksotisk binært system som ligger rundt 3,5 milliarder lysår unna.
"Vi vet nå at julebrasten skjedde mye lenger unna, mer enn halvveis over det observerbare universet, og følgelig var langt kraftigere enn disse forskerne trodde," sa Levan.
Ved hjelp av Gemini North Telescope på Hawaii skaffet Levan og teamet et spekter av den svake galaksen som var vert for julebrast. Dette gjorde forskerne i stand til å identifisere utslippslinjer for oksygen og hydrogen og bestemme hvor mye disse linjene ble fortrengt til lavere energier sammenlignet med utseendet på et laboratorium. Denne forskjellen, kjent for astronomer som en rødskift, plasserer utbruddet rundt 7 milliarder lysår unna.
Levans team undersøkte også 111209A og den nyere utbruddet 121027A, som eksploderte 27. oktober 2012. Alle viser lignende røntgen-, ultrafiolett- og optisk utslipp og alle oppsto fra de sentrale regionene i kompakte galakser som aktivt dannet stjerner. Astronomene har konkludert med at alle de tre GRB-ene utgjør en ny type GRB, som de kaller "ultra-lange" burst.
"Ultralange GRB-er stammer fra veldig store stjerner," sa Levan, "kanskje like stor som Jupiters bane. Fordi materialet som faller ned på det sorte hullet fra kanten av stjernen har ytterligere å falle, tar det lenger tid å komme dit. Fordi det tar lengre tid å komme dit, gir den jetstrålen i lengre tid, og gir den tid til å bryte ut av stjernen. ”
Levan sa at Wolf-Rayet-stjerner passer best i beskrivelsen. "De er født med mer enn 25 ganger solens masse, men de brenner så varmt at de driver bort det dype, ytterste laget av hydrogen som en strøm som vi kaller en stjernevind," sa han. Å fjerne stjernens atmosfære etterlater et objekt som er massivt nok til å danne et svart hull, men lite nok til at partikkelstrålene kan bore hele veien i tider som er typiske for lange GRB-er
John Graham og Andrew Fruchter, begge astronomer ved Space Telescope Science Institute i Baltimore, ga detaljer om at disse blå supergiantene inneholder relativt beskjedne mengder elementer som er tyngre enn helium, som astronomene kaller metaller. Dette passer til et tilsynelatende puslespill som disse ultralange GRB-ene ser ut til å ha en sterk egenpreferanse for miljøer med lav metallitet som bare inneholder spor av andre elementer enn hydrogen og helium.
"GRB-er med høy varighet av langvarighet, men er sjeldne," sa Graham. “De forekommer omtrent 1/25 av frekvensen (pr. Stjerneformasjon) for hendelsene med lav metallitet. Dette er gode nyheter for oss her på jorden, ettersom sannsynligheten for at denne typen GRB går av i vår egen galakse er langt mindre enn tidligere antatt. "
Astronomene diskuterte funnene sine tirsdag på Huntsville Gamma-ray Burst Symposium i Nashville, Tenn., Et møte som delvis ble sponset av University of Alabama i Huntsville og NASAs Swift og Fermi Gamma-ray Space Telescope-oppdrag. Gendres funn vises i 20. mars-utgaven av The Astrophysical Journal.
Paper: "Den ultralange Gamma-Ray Burst 111209A: The Collapse of a Blue Supergiant?" B. Genre et al.
Paper: "Metal Aversion of LGRBs." J. F. Graham og A. S. Fruchter.
Kilder: Teleconference, NASA, University of Warwick, CNRS
