M15 har et dobbelt nøytronstjernersystem som etter hvert vil fusjonere voldsomt. Bildekreditt: NOAO Trykk for større bilde
Gamma-ray bursts er de kraftigste eksplosjonene i universet, som avgir enorme mengder høyenergistråling. I flere tiår var opprinnelsen et mysterium. Forskere mener nå at de forstår prosessene som produserer gammastråler. En ny studie av Jonathan Grindlay fra Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) og hans kolleger, Simon Portegies Zwart (Astronomical Institute, Nederland) og Stephen McMillan (Drexel University), antyder imidlertid en tidligere oversett kilde for noe gamma- stråle bursts: stjernemøter i kuleklynger.
"Så mye som en tredjedel av alle korte gammastråleutbrudd som vi observerer, kan komme fra sammenslåing av nøytronstjerner i kuleklynger," sa Grindlay.
Gamma-ray bursts (GRBs) kommer i to forskjellige "smaker." Noen varer opptil et minutt, eller enda lenger. Astronomer tror de lange GRBene genereres når en massiv stjerne eksploderer i en hypernova. Andre utbrudd varer bare en brøkdel av et sekund. Astronomer teoretiserer at korte GRB-er stammer fra kollisjonen av to nøytronstjerner, eller en nøytronstjerne og et svart hull.
De fleste doble nøytronstjernersystemer er resultatet av utviklingen av to massive stjerner som allerede går i bane rundt hverandre. Den naturlige aldringsprosessen vil føre til at begge blir nøytronstjerner (hvis de starter med en gitt masse), som så spiral sammen over millioner eller milliarder av år til de smelter sammen og frigjør et gammastråleutbrudd.
Grindlays forskning peker på en annen potensiell kilde til korte GRB-er - kuleklynger. Globusformede klynger inneholder noen av de eldste stjernene i universet som er proppet inn i et trangt sted bare noen få lysår. Slike trange kvartaler provoserer mange nære stjernemøter, hvorav noen fører til stjernerswapper. Hvis en nøytronstjerne med en fantastisk følgesvenn (for eksempel en hvit dverg eller hovedsekvensstjerne) bytter sin partner med en annen nøytronstjerne, vil det resulterende paret av nøytronstjerner til slutt spiral sammen og kollidere eksplosivt, og skape en gammastråle.
"Vi ser disse forløperne systemene, som inneholder en nøytronstjerne i form av et millisekund pulsar, overalt i kuleklynger," uttalte Grindlay. “Pluss, kuleklynger er så tett pakket at du har mye interaksjon. Det er en naturlig måte å lage doble nøytronstjernersystemer på. ”
Astronomene utførte omtrent 3 millioner datasimuleringer for å beregne frekvensen som doble nøytron-stjernesystemer kan danne seg i kuleklynger. Når de visste hvor mange som har dannet seg gjennom galaksens historie, og omtrent hvor lang tid det tar før et system smelter sammen, bestemte de deretter frekvensen av korte gammastråle-bursts som forventes fra kuleklyngebinarer. De anslår at mellom 10 og 30 prosent av alle korte gammastråleutbrudd som vi observerer, kan være resultatet av slike systemer.
Dette estimatet tar hensyn til en nysgjerrig trend avdekket av nylige GRB-observasjoner. Sammenslåinger og dermed sprekker fra såkalte "disk" nøytron-stjernebinarier - systemer skapt av to massive stjerner som dannet seg sammen og døde sammen - anslås å forekomme 100 ganger oftere enn utbrudd fra kuleklyngebinarer. Likevel pleier de håndfulle korte GRB-ene som har vært nøyaktig lokalisert fra galaktiske glorie og veldig gamle stjerner, som forventet for kuleklynger.
"Det er et stort bokføringsproblem her," sa Grindlay.
For å forklare avviket antyder Grindlay at utbrudd fra diskbinarier sannsynligvis vil være vanskeligere å oppdage fordi de har en tendens til å avgi stråling i smalere sprengninger som er synlige fra færre retninger. Trangere "stråling" kan være et resultat av kolliderende stjerner hvis spinn er på linje med bane deres, som forventet for binarier som har vært sammen fra fødselsøyeblikket. Nylig tilsluttede stjerner, med deres tilfeldige orientering, vil kunne avgi større utbrudd når de smelter sammen.
"Flere korte GRB-er kommer sannsynligvis fra disksystemer - vi ser bare ikke dem alle," forklarte Grindlay.
Bare rundt et halvt dusin korte GRB-er har blitt nøyaktig lokalisert av gammastråle-satellitter nylig, noe som gjør grundige studier vanskelig. Etter hvert som flere eksempler er samlet, bør kildene til korte GRB-er bli mye bedre forstått.
Oppgaven som kunngjorde dette funnet ble publisert i 29. januar online-utgaven av Nature Physics. Det er tilgjengelig online på http://www.nature.com/nphys/index.html og i forhåndstrykkform på http://arxiv.org/abs/astro-ph/0512654.
Hovedkvarter i Cambridge, Mass., Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) er et felles samarbeid mellom Smithsonian Astrophysical Observatory og Harvard College Observatory. CfA-forskere, organisert i seks forskningsavdelinger, studerer universets opprinnelse, evolusjon og endelige skjebne.
Originalkilde: CfA News Release
