Å avdekke mysteriet med Gamma Ray Bursts (GRBs) er en historie fylt med internasjonal intriger, fantastiske påstander, alvorlige back-tracking og trinnvise forbedringer i vår forståelse av den sanne natur og implikasjoner av de mest energiske, destruktive kreftene i universet. Nye resultater fra et team av forskere som studerer såkalte “mørke gammastråle-bursts”, har fått et nytt stykke fast i GRB-puslespillet. Denne forskningen presenteres i en artikkel som skal vises i tidsskriftet Astronomy & Astrophysics 16. desember 2010.
Oppdagelsen av GRB-er var et uventet resultat av det amerikanske romfartsprogrammet og militæret holdt russerne under for å bekrefte overholdelse av en forbud mot atomprøvesprengning av kalde krigen. For å være sikker på at russerne ikke detonerte atomvåpen på andre siden av månen, var 1960-årene Vela romfartøy utstyrt med gammastråledetektorer. Månen kan skjerme den åpenbare signaturen til røntgenstråler fra bortre side, men gammastråler ville trenge rett gjennom Månen og vil kunne oppdages av Vela-satellittene.
I 1965 ble det klart at hendelser som utløste detektorene, men tydelig ikke var underskrifter av kjernefysiske detoneringer, så de ble nøye og i all hemmelighet sendt inn for fremtidig studie. I 1972 var astronomer i stand til å utlede instruksjonene til hendelsene med tilstrekkelig nøyaktighet til å utelukke solen og jorden som kilder. De kom til den konklusjon at disse gammastrålehendelsene var "av kosmisk opprinnelse". I 1973 ble dette funnet kunngjort i Astrophysical Journal.
Dette skapte ganske røre i det astronomiske samfunnet, og dusinvis av artikler om GRB-er og årsakene deres begynte å vises i litteraturen. Til å begynne med kom de fleste hypoteser om at disse hendelsene oppsto fra vår egen galakse. Fremgangen var smertefull langsom frem til lanseringen av Compton Gamma Ray Observatory i 1991. Denne satellitten ga viktige data som indikerte at fordelingen av GRB-er ikke er partisk mot noen bestemt retning i rommet, for eksempel mot det galaktiske planet eller sentrum av Melkeveis galaksen. GRB-er kom fra overalt rundt oss. De er "kosmiske" med opprinnelse. Dette var et stort skritt i riktig retning, men skapte flere spørsmål.
I flere tiår søkte astronomer etter en motpart, enhver astronomisk gjenstand sammenfallende med et nylig observert utbrudd. Men mangelen på presisjon i plasseringen av GRB-er ved dagens instrumenter frustrerte forsøk på å pinne kildene til disse kosmiske eksplosjonene. I 1997 oppdaget BeppoSAX en GRB i røntgenstråler like etter en hendelse, og den optiske etter glød ble oppdaget 20 timer senere av William Herschel-teleskopet. Dyp avbildning kunne identifisere en svak, fjern galakse som vert for GRB. I løpet av et år var argumentet om avstandene til GRB over. GRB forekommer i ekstremt fjerne galakser. Deres tilknytning til supernovaer og dødsfallet til veldig massive stjerner ga også ledetråder til arten av systemene som produserer GRB-er.
Det gikk ikke så lang tid før løpet for å identifisere optiske ettergløder med GRB-er oppvarmet og nye satellitter hjalp til med å finne stedene til disse etter glød og vertsgalakser. Swift-satellitten, som ble lansert i 2004, er utstyrt med en veldig følsom gammastråledetektor, så vel som røntgen- og optiske teleskoper, som raskt kan sveves for å observere etterglødningsutslipp automatisk etter et utbrudd, samt sende varsel til et nettverk av teleskoper på bakken for rask oppfølging av observasjoner.
I dag anerkjenner astronomer to klassifiseringer av GRB, hendelser med lang varighet og hendelser med kort varighet. Korte gamma-ray bursts er sannsynligvis på grunn av sammenslåing av nøytronstjerner og ikke assosiert med supernovaer. Gamma-ray bursts (langvarige gamma-ray bursts) er kritiske for å forstå fysikken til GRB-eksplosjoner, virkningen av GRB-er på omgivelsene deres, så vel som konsekvensene av GRB-er på tidlig stjernedannelse og universets historie og skjebne.
Mens røntgen etterglødning vanligvis blir oppdaget for hver GRB, nektet noen fortsatt å gi fra seg den optiske ettergløden. Opprinnelig ble de GRB-ene med røntgenstråler, men uten optiske etterglødder, myntet "mørke GRB-er". Definisjonen av "mørk gamma-ray burst" er blitt foredlet, ved å legge til en tids- og lysstyrkegrense, og ved å beregne den totale energiproduksjonen til GRB.
Denne mangelen på en optisk signatur kan ha flere opphav. Ettergløden kan ha en iboende lav lysstyrke. Med andre ord kan det bare være lyse GRB-er og svake. Eller den optiske energien kan absorberes sterkt av mellomliggende materiale, enten lokalt rundt GRB eller langs siktlinjen gjennom vertsgalaksen. En annen mulighet er at lyset kan være på en så høy rødskift at pledd og absorpsjon av det intergalaktiske mediet vil forby deteksjon i R-båndet som ofte brukes til å gjøre disse deteksjonene.
I den nye studien kombinerte astronomer Swift-data med nye observasjoner gjort ved bruk av GROND, et dedikert GRB-oppfølgingsinstrument festet til 2,2-meter MPG / ESO-teleskopet ved La Silla i Chile. GROND er et eksepsjonelt verktøy for studier av GRB etterglødder. Den kan observere et utbrudd i løpet av få minutter etter at et varsel kommer fra Swift, og det har muligheten til å observere gjennom syv filtre samtidig som dekker de synlige og nærinfrarøde delene av spekteret.
Ved å kombinere GROND-data hentet gjennom disse syv filtre med hurtige observasjoner, var astronomer i stand til å nøyaktig bestemme mengden lys som sendes ut av ettergløden ved vidt forskjellige bølgelengder, helt fra røntgenstråler med høy energi til nærinfrarød. De brukte deretter disse dataene for å direkte måle mengden tilslørende støv mellom GRB og observatører på jorden. Heldigvis har teamet funnet ut at mørke GRB-er ikke krever eksotiske forklaringer.
Det de fant er at en betydelig andel av utbruddene er nedtonet til omtrent 60–80 prosent av sin opprinnelige intensitet ved å skjule støv. Denne effekten er overdrevet for de veldig fjerne utbruddene, og lar observatøren se bare 30–50 prosent av lyset. Ved å bevise at dette er slik, har disse astronomene løst løsning av puslespillet til de manglende optiske etterglødningene. Mørke gamma-ray bursts er ganske enkelt de som har fått sitt synlige lys fullstendig strippet bort før det når oss.
