Satelit Swift vesoljske agencije NASA je nedavno zaznal izbruh sevanja gama (GRB) 151027B, kar je že tisoči GRB detektiran s tem satelitom. Izbruhi sevanja gama so najmočnejše eksplozije v vesolju, povzane s kolapsom masivnih zvezd in rojstvom novih črnih lukenj.
"Detekcija GRB-jev je kruh in maslo satelita Swift, in trenutno smo pri okrogli številki 1000," je povedal Neil Gehrels, vodja projekta Swift. "Satelit ostaja v odlični formi po 11 letih v vesolju, in pričakujemo še mnogo detekcij GRB-jev in opazovanj različnih astrofizikalnih pojavov v prihajajočih letih."
GRB definira kratek blisk visoko-energijske svetlobe, ki navadno traja okrog minute ali manj, in se pojavi naključno na nebu. V povprečju se nov GRB zgodi vsake par dni. Znanstveniki preko raziskovanja izbruhov poskušajo razumeti ekstremne fizikalne procese, ki so povezani z GRB-ji in jih je nemogoče poustvariti v laboratorijih na Zemlji.
27. oktobra letos je instrument Burst Alert Telescope (BAT) na satelitu Swift detektiral že svoj tisoči GRB. Nanaden blisk gama sevanja je izviral iz smeri ozvezdja Eridan na severni nebesni polobli. Astronomi so GRB poimenovali tako kot je to običaj po datumu detekcije: GRB 151027B, kjer B označuje da gre že za drugi GRB tega dne. Swift je avtomatsko določil položaj in ga v trenutku sporočil na Zemljo, kjer so v mrežo povezani instrumenti prejeli obvestilo in (večinoma avtomatsko) pričeli z opazovanjem mesta detekcije s teleskopi v različnih valovnih dolžinah.
Astronomi klasificirajo GRB-je glede na čas njihovega trajanja v gama režimu. 90% GRB-jev predstavlja t.i. dolge GRB-je, kjer sevanje v gama režimu traja več kot 2 sekundi. Ti naj bi se zgodili kot posledica kolapsa jedra masivne zvezde, ko ta porabi vse svoje gorivo in se sesede v črno luknjo. Ko material pada v črno luknjo preko akrecije, se iz polov prebijeta dva curka osnovnih delcev, ki prebijeta zunanje plasti zvezde s skoraj svetlobno hitrostjo. Ko curka delcev dosežeta površje zvezde, delci začnejo oddajati sevanje gama, najbolj energetsko obliko svetlobe. V mnogo primerih zvezda kasneje eksplodira tudi kot supernova.
Kratki GRB-ji trajajo manj kot 2 sekundi - in včasih le tisočinko sekunde. Opazovanja satelita Swift so pokazala, da kratki GRB-ji zelo verjetno nastanejo kot posledica zlitja dveh nevtronskih zvezd ali črnih lukenj.
Ko je GRB detektiran, se začne dirka znanstvenikov za opazovanje hitro pojemajoče svetlobe s čimveč različnimi instrumenti. Zahvaljujoč takojšnjim opozorilom iz satelita Swift se robotski in tudi človeško vodeni teleskopi lahko obrnejo v smer GRB-ja in pričnejo zbirati svetlobo pojemajočega zasija, ki sledi začetnemu izbruhu gama žarkov in je posledica emisije medija v okolici, v katerega se zaleti hitra snov v curkih. Zasij navadno sveti v rentgenski, optični, UV, infrardeči in radijski svetlobi. Čeprav gre v optičnem in radijskem delu spektra za relativno temne izvore, se lahko zgodi da je optični zasij dovolj svetel da je za kratek čas opazen tudi s prostim očesom.
"V mnogih letih so astronomi neprestano izboljševali tehnike in tehnologijo, da bi svoje teleskope usmerili proti kraju izbruha v čimkrajšem možnem času," je povedal John Nousek, direktor vodja misij satelita Swift in profesor astronomije in astrofizike na Univerzi Penn State. "V bistvu je proces sledenja GRB-jem trenutno zelo optimalen in produktiven."
GRB 151027B je tako rekoč idealen primer. 5 ur po detekciji s satelitom Swift je GRB prvič prišel v vidno polje Evropskega južnega observatorija (ESO), ki se nahaja v puščavi Paranal v Čilu. Tam je ekipa, ki jo vodi Dong Xu (Chinese National Astronomical Observatories), zaznala optični del zasija z 8-metrskim Zelo velikim teleskopom (Very Large Telescope), in sicer so zasij opazovali s spektrografom X-shooter. Analiza spektra zasija je pokazala, da je svetloba iz tega GRB-ja do nas potovala več kot 12 milijard let, in da je ta GRB glede na oddaljenost od nas v zgornjih nekaj procentov najbolj oddaljenih GRB-jev, ki jih je doslej detektiral satelit Swift.
Astronomi imajo podatek o oddaljenosti za okrog 30% Swift-ovih GRB-jev, kar omogoča boljše razumevanje o porazdelitvi GRB-jev po prostoru in času. Rekorder med najbolj oddaljenimi izbruhi je GRB 090429B, ki je eksplodiral, ko so se pogoji za zvezdno formacijo v mladem vesolju komaj pričeli. Svetloba iz tega izbruha je do nas potovala več kot 13 milijard let.
Poleg študije GRB-jev je Swift uporabljen tudi za opazovanja različnih astrofizikalnih pojavov v širokem spektru valovnih dolžin, saj poleg instrumentov za detekcijo gama svetlobe nosi na krovu tudi rentgenski in optični teleskop. Swift tako opazuje tudi bližnje komete in asteroide, oddaljene kvazarje in blazarje, ter galaksije kjer supermasivne črne luknje v centrih proizvajajo nepredvidljive visoko-energijske blišče.
"Swift je izjemno prilagodljiv observatorij, saj detektira GRB-je na tedenski ravni, opazuje različne priložnostne tarče na dnevni ravni, in skupaj z zelo široko bazo uporabnikov pokriva pravzaprav vsa polja astronomije," je povedala Patrizia Caraveo, direktorica razikav na Italijanskem nacionalnem institutu za astrofiziko v Milanu in sodelujoča pri misiji Swift. "Swift je izjemen stroj za odkrivanje, saj je našel prej nepoznane tipe izbruhov iz zvezd, galaksij, in GRB-jev," je povedal Julian Osborne, ki vodi ekipo Swift v Veliki Britaniji (University of Leicester).
Z novimi tipi astronomskih observatorijev, ki so trenutno v fazi izgradnje, bo Swift prav gotovo dobil nove vloge. Izmuzljivi delci nevtrini so bili pred kratkim odkriti izven našega Sončevega sistema, astronomi pa prav tako pričakujejo odkritje gravitacijskih valov, fenomen ki ga je že 100 let nazaj predlagal Albert Einstein s svojo teorijo relativnosti. Znanstveniki pri projektu Swift nameravajo uporabiti instrumente na satelitu Swift za opazovanje lokacije izvorov nevtrinov oziroma gravitacijskih valov, ter s tem za iskanje visoko-energijskega sevanje v elektro-magnetnem spektru, ki bi lahko bilo povezano s temi izvori.
Vir: NASA