Πρώτη φορά είδαν ορατό φως στις κοσμικές εκρήξεις (εξάρσεις) ακτίνων γάμμα

Πηγή: PhysicsWeb, 5 Οκτωβρίου 2005

Αστρονόμοι έχουν παρατηρήσει για πρώτη φορά ακτίνες X και ορατό φως από δύο σύντομες εκρήξεις (εξάρσεις) ακτίνων γάμμα. Οι παρατηρήσεις δείχνουν ότι οι εκρήξεις προκαλούνται από τη σύγκρουση δύο άστρων νετρονίων, ή ενός άστρου  νετρονίων και μια μαύρη τρύπα.

Αν και οι εκρήξεις ακτίνων γάμμα παρατηρήθηκαν για πρώτη φορά περισσότερο από 30 χρόνια πριν, ακόμα δεν έχουν γίνει κατανοητές πλήρως. Συχνά περιγράφονται ως οι ισχυρότερες εκρήξεις στο σύμπαν, κι έχουν διάρκειες που κυμαίνονται από εκατό περίπου δευτερόλεπτα έως μερικά χιλιοστά του δευτερολέπτου. Η αρχική έκρηξη των ακτίνων γάμμα ακολουθείται από μια "μεταλαμπή" σε πιο μεγάλα μήκη κύματος που μπορεί να διαρκέσει για εβδομάδες ή ακόμα και χρόνια.

Οι αστρονόμοι τώρα νομίζουν ότι οι "μακροχρόνιες" εκρήξεις ακτίνων γάμμα - εκρήξεις που διαρκούν περισσότερο από δύο δευτερόλεπτα - συμβαίνουν όποτε ένα τεράσιο άστρο υποβάλλεται σε μια έκρηξη σουπερνόβα προς το τέλος της ζωής του και καταρρέει για να διαμορφώσει μια μαύρη τρύπα. Εντούτοις, η μεταλαμπή μιας σύντομης έκρηξης ακτίνων γάμμα δεν είχε φανεί ποτέ στα οπτικά μήκη κύματος ή στην περιοχή των ακτίνων X  μέχρι στις αρχές του τρέχοντος έτους.

Το πιο δημοφιλές μοντέλο του σχηματισμού σύντομων εκρήξεων ακτίνων γάμμα έχει υποστηριχτεί από πρόσφατες παρατηρήσεις. Στο μοντέλο αυτό, δύο υπέρπυκνα συμπαγή αντικείμενα - απομεινάρια άστρων που έχουν εκραγεί, όπως  για παράδειγμα άστρα νετρονίων ή μαύρες τρύπες — συγχωνεύτηκαν, στέλνοντας μιας υψηλής κατευθυντικότητας εκπομπή ακτίνων στην περιοχή συχνοτήτων γάμμα.

Ο George Ricker του Τεχνολογικού Ιδρύματος της Μασαχουσέτης μαζί με άλλους συναδέλφους του ανίχνευσε έκρηξη ακτίνων γάμμα που κράτησε ακριβώς 70 χιλιοστά του δευτερολέπτου στις 9 Ιουλίου 2005 με το δορυφόρο HETE-II. Η έκρηξη, γνωστή ως GRB 050709, ακολουθήθηκε από μια πιο εξασθενημένη μεταλαμπή ακτίνων X που ο Derek Fox του Τεχνολογικού Ιδρύματος της Καλιφόρνιας συνέλαβε με το διαστημικό τηλεσκόπιο CHANDRA. Τα στοιχεία του Chandra επέτρεψαν να βρεθεί η θέση της έκρηξης, και στη συνέχεια, επέτρεψε στον Jens Hjorth του πανεπιστημίου της Κοπεγχάγης να την δει στα ορατά μήκη κύματος. Ο Hjorth και οι συνάδελφοι του χρησιμοποίησαν  για αυτές τις παρατηρήσεις το δανικό τηλεσκόπιο των 1.54 μέτρων στο Ευρωπαϊκό Νότιο Παρατηρητήριο στη Χιλή.

Η πηγή της έκρηξης GRB 050709 βρίσκεται περίπου 2,4 δισεκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη στην άκρη ενός νέου νάνου γαλαξία όπου σχηματίζονται άστρα. Και οι τρεις ομάδες θεωρούν ότι η έκρηξη ακτίνων γάμμα μπορεί να είναι το αποτέλεσμα της συγχώνευσης δύο άστρων νετρονίων - είναι εξαιρετικά πυκνά αστέρια που είναι βαρύτερα από τον ήλιο, ακόμα κι αν η διάμετρος τους είναι λίγες δεκάδες χιλιόμετρα - ή ενός άστρου νετρονίων και μιας μαύρης τρύπας. Οι αστρονόμοι έχουν αποκλείσει επίσης εναλλακτικές πηγές, όπως οι εκλάμψεις από τα ιδιαίτερα μαγνητισμένα αστέρια νετρονίων ή την κατάρρευση ενός τεράστιου αστεριού.

Εν τω μεταξύ, ο Neil Gehrels του Κέντρου Διαστημικών Πτήσεων  Goddard της NASA ανίχνευσε την μεταλαμπή σε ακτίνες X από μια άλλη σύντομη έκρηξη, Η πηγή αυτή που ονομάστηκε GRB 050509B, έγινε αντιληπτή με το δορυφόρο SWIFT στις 9 Μαΐου 2005. Αυτές οι παρατηρήσεις επισήμαναν την προέλευση της έκρηξης από έναν ελλειπτικό γαλαξία, περίπου, 2,7 δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά μας. Δεδομένου ότι οι ελλειπτικοί γαλαξίες είναι συνήθως πλούσιοι σε δυαδικά συστήματα άστρων, αυτό δίνει βάρος στη θεωρία ότι οι συγκρούσεις που περιλαμβάνουν αστέρια νετρονίων είναι υπεύθυνες για τις σύντομες εκρήξεις ακτίνων γάμμα.

Οι αστρονόμοι έχουν δείξει ότι αυτές οι σύντομες εκρήξεις είναι περίπου χίλιες φορές πιο εξασθενημένες από τις μακροχρόνιες εκρήξεις ακτίνων γάμμα, ακόμα κι αν είναι δέκα φορές πιο κοντά στη Γη.