Откриха сигнал от най-ранните звезди
Мисия: Fermi Gamma-ray Space Telescope

---

Увеличаване Това е художествено изобразяване на случилото се при "GRB 130925A". Горещ газ излъчва рентгенови лъчи (червената структура). Той обгражда струя напускаща сърцето на звездата със скорост близка до светлинната. Източникът може да е бил беден на метали син свръхгигант. Очакванията са, най-първите звезди блеснали в ранната вселена да са точно такива. Image Credit: NASA/Swift

Астрономите, анализирайки един дълготраен взрив във високо-енергийна светлина са установили, че той е поразително сходен с тези, които се очакват от експлозиите от най-ранните звезди във Вселената. Ако това се потвърди, наблюдението може да се окаже много важно, защото то ще е един от начините, да се изследват едни от най-мистериозните обекти във Вселената - най-ранните звезди. 

Едно от най-големите предизвикателства пред съвременната астрофизика е да се идентифицират най-първото поколение от звезди. Един от начините е да се изследват гама-лъчевите експлозии, които са най-енергичните събития във Вселената. Това е най-мощната форма на светлината, която често се придружава и с емисии от рентгенови лъчи. Заедно, тези лъчения нагряват всичко по пътя си, като предизвикват материята да свети с по-мека светлина, дълго след като е облъчена с първоначалния изблик. Това явление се нарича "зарево". Като цяло, космическите телескопи като "Swift" и "Ферми" откриват по едно гама-лъчево избухване всеки ден.

Наблюдаваното събитие е настъпило точно в 12:11 ч. на 25 септември 2013 год. в съзвездието "Пещ". То е засечено от широкоплощния детектор на "Шифт", който задейства автоматичните обсерватории по света. Резултатът е светкавични наблюдения от "X-Ray Telescope (XRT)" на Шифт, "Ферми" на НАСА, руския "Кронос" и европейския "Интеграл".

Идентифицирания взрив в крайна сметка е локализиран в една галактика, която е толкова далеч от нас, че нейната светлина е пътувала 3,9 милиарда години по-дълго от най-старите доказателства за живот на Земята. Астрономите са наблюдавали хиляди гама-лъчеви избухвания през последните пет десетилетия, но най-общо те са класифицирани в две групи - къси и дълги, въз основа на продължителността на гама-лъчевия сигнал. Кратките изблици, продължават само две секунди или по-малко. Смята се, че техния източник е сливането на компактни обекти в двоични системи, като най-вероятните заподозрени са неутронни звезди и черни дупки. Дълги взривове обаче, продължават от няколко секунди до няколко минути, а типичната продължителност е между 20 и 50 секунди. Тези събития се смята, че са свързани с колапса на звезда тежаща много пъти над масата на Слънцето и резултата е раждането на нова черна дупка.

Наблюдаваното избухване е наречено "GRB 130925A" и разликата при него е, че гама-лъчевия сигнал е продължил 1,9 часа или сто пъти по-дълго отколкото типично дълго избухване. Наблюденията от XRT разкриват интензивно и силно променливо рентгеново зарево, което проявява високи изригвания в продължение на шест часа, след което, най-накрая, започва да се превръща в стабилно и обикновено зарево, наблюдавано при дългите избухвания.

GRB 130925A е член на рядък и новооткрит клас, наречен ултра-дълги залпове. Но това, по което наистина се отличават тези събития са необичайното рентгенова зарево, което учените са интерпретирали че се дължи на дебелите слоеве от материя, изграждащи специален клас звезди, които учените са нарекли "сини свръхгиганти."

Астрономите смятат, че колапса на звезди с маси повече от 25 пъти масата на Слънцето най-добре обяснява произхода на дългите избухвания. Те са толкова горещи, че практически не могат да удържат най-външната водородна обвивка, която изтича в космоса под формата на интензивен звезден вятър. Когато такава звезда колапсира, външната атмосфера на звездата по същество вече я няма и черната дупка формирана в центъра почти мигновено формира двойка свръхмощни струи в космоса, които пробождат и изяждат всичко останало около звездата за няколко десетки секунди, което е типичното време за дългите избухвания.

Но защо ултра-дългите гама-лъчеви избухвания издържат стотици пъти по-дълго? Според астрономите източника са звезди с маси около 20 пъти масата на Слънцето, които не са чак-толкова горещи и затова запазват своята дълбока атмосфера от водород. Изчисленията сочат, че диаметъра на такава звезда е около 100 пъти диаметъра на Слънцето но те все пак са сравнително стабилни. Погледнати отстрани те представляват огромни кълба от свръхгорещ газ, които астрономите са нарекли "сини свръхгиганти". Нещо повече, сините свръхгиганти бедни на метали (елементи по-тежки от хелия) биха могли да бъдат значително по-големи. Количеството на металите в звездите контролира силата на звездния вятър, а това от своя страна определя каква част от водородната атмосфера се запазва преди колапса. При най-благоприятния случай или при най-големите сини свръхгиганти, на водородната обвивка ще са и нужни часове, преди да падне в черната дупка, осигурявайки траен източник на гориво, необходимо за ултрадългите избухвания.

Учените отбелязват, че радио наблюденията на заревото показват почти постоянна яркост в продължение на период от четири месеца. Този изключително бавен спад предполага, че взривната вълна от експлозията се движи по същество безпрепятствено през пространството, което означава, че околната среда е до голяма степен свободна от материя изхвърлена от звездния вятър.

Дълготраещото рентгеново изгаряне обаче се оказа по-озадачаващо. Когато високо-енергийната струя пробожда материята около дупката, тя я нагрява. По нататък се смята, че магнитните полета са отговорни за задържането на тези потоци от горещ газ в компактни структури в близост до струите, които всъщност са източника на наблюдаваните рентгенови емисии. Понеже ние попадаме в една от струите, която е източника на гама-лъчите, рентгеновите емисии идват от пръстена свръх горещ газ, който пробождат. Астрономите казват, че това е първия случай при който са открити подобни термични компоненти и те най-вероятно съществуват при всички други ултра-дълги залпове.

От всичко казано до тук, следва че най-доброто обяснение за необичайните свойства на GRB 130925A е, че то представлява смъртта на метал-беден син свръхгигант, модел, който се предполага че е характерен за цялата ултра-дълга класа.

Звездите произвеждат тежки елементи през целия си живот и ги изхвърлят обратно в космоса по време на техните смъртни мъки. Всяко следващо поколение обогатява междузвездния газ с все по-голям дял от метали, но процесът не е еднакъв и все още съществуват метално-бедни галактики, които са сравнително близо до нас. Търсенето по-далеч във Вселената означава да се гледа по-дълбоко в миналото, към ранните звездни поколения, формирани от бедния на метали газ. Астрономите смятат че най-първото поколение звезди са много подобни на звездата предизвикала ултра-дългото избухване - бедни на метали масивни сини звезди. GRB 130925A може да бъде много ценно събитие, защото по-същество ще представлява края на една от най-близките до нас най-ранни звезди и астрономите се надяват някога да съпоставят тези наблюдения с аналог, разположен в покрайнините на Вселената.

Увеличаване Това е съпоставяне на синия свръхгигант и слънчевата система. Ако се постави тази звезда на мястото на Слънцето, тя ще достигне орбитата на Юпитер! Image Credit: NASA's Goddard Space Flight Center/S. Wiessinger

---

• 2737
• 0
• Jul 17, 2014

---

Коментар