Med opazovanimi izbruhi sevanja gama najdemo tudi poseben razred izbruhov, katerih optični zasij je v primerjavi z rentgenskim izredno temen. Že dalj časa se kopičijo dokazi, da so ti "temni" izbruhi posledica večjih količin prahu v galaksijah gostiteljicah izbruhov. Nedavno objavljena raziskava je to prepričanje še dodatno potrdila prek opazovanj galaksij gostiteljic v infrardečih in podmilimetrskih valovnih dolžinah. Raziskava je pokazala, kako pomembna so opazovanja v tem delu elektromagnetnega spektra.
Naše oči so občutljive na vidno svetlobo, ki predstavlja le majhen del elektromagnetnega spektra. Naše dojemanje sveta je zato precej omejeno. Osredotočimo se le na opazovanje nebesnih objektov. Pri opazovanju ravnine diska Galaksije opazimo temna območja, ki so posledica sipanja in absorpcije vidne svetlobe na prašnih delcih med nami in sevajočimi zvezdami. Večji in gostejši oblaki močneje zastrejo zvezdno svetlobo. Prašna območja lahko opazimo tudi v drugih galaksijah.
Elektromagnetni spekter: vidna svetloba predstavlja le majhen del spektralnega območja. Vir: skeptik.si
Seveda bi o lastnostih prahu v galaksijah radi izvedeli čimveč. Kakšna je njegova masa in kemijska sestava? Prah je sestavljen iz težkih kemijskih elementov. Ti elementi niso nastali pri Velikem poku, temveč pri smrti masivnih zvezd: supernovah. Količina prahu, njegova sestava in oblika prašnih zrnc nam tako lahko razkrijejo preteklost nastajanja in umiranja zvezd v neki galaksiji. Včasih prahu ni veliko in oddaljene objekte še vedno lahko opazujemo v vidni svetlobi - modeliranje vpliva prahu na vidno svetlobo nam lahko pomaga pri razumevanju prahu med nami in sevajočim objektom. Kaj pa, ko je prahu tako veliko, da si z oddaljenimi sevajočimi objekti ne moremo pomagati.
V astromoniji velja pravilo, da moramo pojav opazovati v vseh mogočih valovnih dolžinah, če ga želimo razumeti. Raziskave prahu tu niso nikakršna izjema. Prah delno (ali povsem) absorbira svetlobo visokih energij. S tem se prah segreje do nekaj 10-100 K in seva kot črno telo v infrardečih in podmilimetrskih valovnih dolžinah. Opazovanje v tem valovnem območju nam torej razkrije prah in njegove lastnosti.
Izbruhi sevanja gama nastenejo pri smrti masivnih zvezd, ki živijo zelo kratko življenje. Pričakujemo, da se take zvezde pojavljajo v območjih galaksij, v katerih še vedno aktivno poteka nastajanje zvezd. Ker zvezde nastanejo iz sesedajočih se molekularnih oblakov, bi taka območja lahko iskali prek opazovanja nekaterih molekul. Za opazovanje je primerna molekula CO, ki seva svetlobo v podmilimetrskih valovnih dolžinah. Skupina raziskovalcev se je odločila, da bo raziskala prisotnost CO molekule in prahu v dveh galaksijah gostiteljicah optično temnih izbruhov sevanja gama. Izbrali so galaksiji izbruhov GRB-ja 020819B in 051022, znani po aktivnem nastajanju zvezd.
Opazovanja galaksij gostiteljic dveh izbruhov sevanja gama (GRB 020819B in GRB 051022) v podmilimetrski (CO molekule; ALMA), infrardeči (1.2 mm; ALMA) in vidni (Teleskop Gemini) svetlobi. Položaj izbruha je označen z rdečim križem. Vir: Hatsukade et al. 2014
Opazovanja so opravili z mrežo teleskopov ALMA (ang. Atacama Large Millimeter/submillimeter Array). Teleskopi stojijo v Atakamski puščavi v Čilu na nadmorski višini 5000 m. Ko bo projekt povsem dokončan, bo mreža sestavljena iz 66 12- in 7-meterskih radijskih teleskopov. ALMA deluje od leta 2011. V omenjeni raziskavi je bila ALMA uporabljena za opazovanje CO molekule (pri ~250 GHz [1]) in za opazovanje kontinuuma galaksij pri valovni dolžini 1.2 mm. Slednje je pomembno za razumevanje lastnosti prahu. Pridobljena opazovanja so prikazana na zgornji sliki.
Molekula CO je bila detektirana v obeh primerih, prav tako emisija pri 1.2 mm. Prek modeliranja so znanstveniki ugotovili, da sta izbruha nastala v področjih galaksij v katerih je veliko prahu, medtem ko je količina molekul manjša od pričakovane: razmerje med molekularnim plinom in prahom je veliko manjše kot v območjih aktivnega nastajanja zvezd v Galaksiji in drugih bližnjih galaksijah. Pomanjkanje molekularnega plina v teh dveh galaksijah bi lahko iskali v dveh razlagah. Plin bi se lahko porabil pri nastanku ostalih masivnih zvezd, po drugi strani pa bi bile lahko molekule tudi uničene zaradi visokoenergijskega sevanja masivnih zvezd v galaksijah. V vsakem primeru visoka vsebnost prahu potrjuje razlago, da so optično temni izbruhi posledica zatemnitve optične svetlobe zaradi večje količine prahu v njihovih galaksijah gostiteljicah.
----------------------------------------------------------------
[1] Galaksiji gostiteljici ležita pri rdečem premiku z = 0.41 in 0.81. Opazovani emisijski črti molekul CO imajo v lastnem sistemu frekvenco enako ~(1 + z)*250 GHz. Galaksiji ležita pri različnih rdečih premikih - v resnici so v tem primeru opazovali dve različni črti CO molekule, ki nastaneta pri prehodu iz 3 -> 2 in 4 -> 3 vibracijskega energijskega stanja.