Izbruhi sevanja gama predstavljajo mlado vejo raziskovanja visokoenergijske astrofizike, zato ni čudno, da nekateri osnovni procesi, ki vodijo do izbruhov, še zdaleč niso raziskani. Nedavno objavljeni rezultati simulacije združitve dveh nevtronskih zvezd potrjujejo tezo, da naj bi razred tako imenovanih kratkih izbruhov nastal prav preko take združitve.
Izbruhi sevanja gama so kratki, nepredvidljivi in najbolj energetski pojavi, ki jih lahko opazujemo v vesolju. Sproščena elektromagnetna energija je približno enaka sproščeni energiji pri eksploziji supernove. A medtem, ko supernova takšno količino energije sprosti v nekaj tednih, izbruhi sevanja gama običajno trajajo od nekaj milisekund pa do nekaj sto sekund. Posledično jih lahko opazujemo na velikih razdaljah. Do nedavnega so izbruhi gama predstavljali najbolj oddaljene opažene objekte v vesolju.
Opazovanja večjega vzorca izbruhov so razkrila, da lahko izbruhe razdelimo v dva razreda: tiste, katerih izbruh traja več kot dve sekundi - pravimo jim dolgi izbruhi - ter tiste, katerih izbruh traja manj kot dve sekundi - kratki izbruhi. Ti dve skupini izbruhov se med seboj precej razlikujeta v svojih fizikalnih značilnostih. Znanstvenike je to napeljalo na razmišljanje, da bi lahko izbruhi iz posameznega razreda nastali prek različnih začetnih scenarijev.
Dolgi izbruhi nastanejo prek kolapsa jedra masivne, hitro vrteče se zvezde v črno luknjo. Govorimo o kolapsarju oziroma hipernovi. Opazovanja nekaterih dolgih izbruhov so pokazala prisotnost supernove, kar kaže na povezavo eksplozije supernove in dolgih izbruhov. Čeprav obstaja še precej nerazrešenih podrobnosti, je to splošno sprejeti scenarij nastanka dolgih izbruhov.
Kratki izbruhi naj bi nastali prek zlitja dvojnega sistema kompaktnih objektov. Lahko gre za sistem dveh nevtronskih zvezd ali pa za sistem nevtronske zvezde in črne luknje. Tak sistem pri gibanju zvezd okoli masnega središča seva gravitacijske valove, pri čemer objekta izgubljata energijo in se gibljeta po spirali ena proti drugi. Sčasoma se združita. Pri tem bi lahko nastali pogoji za nastanek izbruha. Kratki izbruhi so praviloma temnejši od dolgih, zato jih težje opazujemo. Eden izmed redkih dokazov za potrditev opisane teze bi bila detekcija gravitacijskih valov, kar pa z današnjo tehnologijo ni mogoče. Nastanek kratkih izbruhov je tako še vedno precej nepoznan.
Končni rezultat simulacije je črna luknja, obdana z materialom, ter urejena magnetna polja, ki omogočajo nastanek curkov, potrebnih za razlago izbruhov sevanja gama. Vir: NASA/AEI/ZIB/M. Koppitz and L. Rezzolla
S pomočjo simulacije bi lahko ovrgli ali potrdili zgornje razmišljanje. Prav to so storili znansteviki, ki so sedem tednov nepretrgoma poganjali simulacijo na računalniški gruči Damiana na Inštitutu Alberta Einsteina v Nemčiji. Kot osnova jim je služil par nevtronskih zvezd z eno in pol Sončeve mase, radijem 27 km (nevtronske zvezde so izredno gosti objekti!) ter ogromnimi magnetnimi polji. Čas združitve zvezd je izredno kratek in traja zgolj nekaj 10 milisekund. Po združitvi nastane hitro se vrteča črna luknja, katero obdaja magnetno polje, približno tisočkrat močnejše glede na prejšnjo vrednost pri nevtronskih zvezdah. Simulacija je pokazala, da pri tem nastanejo pogoji, pri katerih lahko nastane bimodalni surek snovi, to je curek, ki se širi stran od čne luknje simetrično v obeh straneh. To pa je ravno tisto, kar potrebujemo za razlago izbruhov.
Seveda rezultati simulacije ne podajajo direktnega dokaza, da kratki izbruhi sevanja gama nastanejo prek opisanega procesa, vendar je bil s tem narejen pomemben korak k razumevanju tega fascinantnega pojava.
Tukaj najdete sliko, ki kažejo rezultate simulacije v različnih časih po začetku zlivanja zvezd. Na strani NASE pa si lahko pogledate film z razlago, ki pokaže rezultate simulacije.
Vir: NASA