Οι κοσμικές εκλάμψεις ακτίνων-X αποκαλύπτουν την απόστασή τους

Από την ιστοσελίδα του Chandra, 12 Σεπτεμβρίου 2003

Οι αστρονόμοι χρησιμοποιώντας διαφορετικά τηλεσκόπια είτε με ακτίνες-X, είτε με ραδιοφωνικά και οπτικά μήκη κύματος ανάγγειλαν ένα μεγάλο άλμα για την επίλυση του εξής προβλήματος. Της προέλευσης των μυστήριων αντικειμένων που είναι γνωστών ως εκλάμψεις των ακτίνων-X (XRF), βρίσκοντας πως αυτά προέρχονται από γαλαζωπούς γαλαξίες, όπου σχηματίζονται πολλά νέα άστρα. Αυτή η ανακάλυψη της κοσμικής απόμακρης κλίμακας κλείνει οριστικά μια πολύ γνωστή άποψη ως τώρα, ότι οι εκλάμψεις XRF είναι οι αγωνιώδεις 'κραυγές' από άστρα που εκρήγνυνται στο πρώιμο Σύμπαν.

Οι εκλάμψεις των ακτίνων-X μοιάζουν με ένα άλλο φαινόμενο, μικρότερης όμως ενέργειας και μεγαλύτερης διάρκειας, εκείνο της έκρηξης των ακτίνων γάμμα, μιας ενεργητικής έκρηξης που θεωρείται ότι δίνει το σήμα του θανάτου ενός τεράστιου αστεριού. Οι ιδιότητες των XRF οδηγούσαν στη σκέψη ότι κι αυτές είναι εκρήξεις ακτίνων-γαμμα, που εμφανίζονται όμως λίγα δισεκατομμύρια χρόνια μετά από τη Μεγάλη Έκρηξη, και των οποίων το φως έχει εν συνεχεία αποδυναμωθεί καθώς ο χρόνος διεστάλει λόγω της διαστολής του σύμπαντος.

"Τώρα που η πολύ απόμακρη προέλευση έχει αποκλειστεί οι εκλάμψεις των ακτίνων-X θα μπορούσαν να έχουν σαν αιτία τα τεράστια αστέρια, όπως κι οι εκρήξεις των ακτίνων-γ εξήγησε ο Joshua Bloom, του Κέντρου Αστροφυσικής Smithsonian του Harvard στο Κέιμπριτζ της Μασαχουσέτης, και επικεφαλής της ομάδας που έκανε την δημοσίευση στο Astrophysical Journal".  Και συνεχίζει ο Joshua Bloom "Αλλά η έκρηξη από μία έκλαμψη των ακτίνων X θα χρειαζόταν να περιέχει λιγότερη ύλη ή  λιγότερη ενέργεια από μια χαρακτηριστική έκρηξη των ακτίνων-γ. Ή διαφορετικά, οι εκλάμψεις των ακτίνων X θα μπορούσαν να είναι εκρήξεις ακτίνων-γ αν ειδωθούν από άλλη σκοπιά."

Αυτά τα αποτελέσματα συζητούνται στη διάσκεψη για την 30ή επέτειο της ανακάλυψης των εκρήξεων των ακτίνων-γ, που γίνεται αυτήν την περίοδο στο Sante Fe, στο Νέο Μεξικό.

Η θέση των πηγών που μελετήθηκαν από την ομάδα του Bloom απαίτησε έναν προσεκτικό συντονισμό του διαστημικού παρατηρητήριου των ακτίνων X Chandra της NASA και του διαστημικού τηλεσκοπίου Hubble, μαζί με την Πολύ Μεγάλη Σειρά τηλεσκοπίων του Εθνικού Ραδιοπαρατηρητήριου Αστρονομίας (VLA) στο Socorro του Νέου Μεξικού.

Το Chandra και το VLA παρείχαν μια ακριβή θέση των εξασθενισμένων ακτίνων-X και των ραδιοφωνικών κυμάτων που συνέβησαν μετά την έκρηξη δύο εκλάμψεων ακτίνων X, που ήταν γνωστές ως XRF 011030 και XRF 020427. Το Hubble χρησιμοποιήθηκε δε για να προσδιορίσει και να μελετήσει τους γαλαξίες σε αυτές τις θέσεις και να υπολογίσει τις μεταξύ τους αποστάσεις, που είναι περίπου 6 έως 11 δισεκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη.

Οι εκλάμψεις των ακτίνων X ανακαλύφθηκαν από τον John Heise στην Ολλανδία και άλλους συναδέλφους του το 2001,  χρησιμοποιώντας το ιταλο-ολλανδικό δορυφόρο των ακτίνων X BeppoSAX. Ο Bloom προσθέτει και ότι "Απαιτήθηκαν σχεδόν τριάντα χρόνια ενεργού έρευνας για να ανακαλύψουμε την κλίμακα της απόστασης των εκρήξεων των ακτίνων-γ, αλλά το μυστήριο της κλίμακας της απόστασης λύθηκε μόνο σε δύο χρόνια για τις εκλάμψεις των ακτίνων X."

Το σύμπαν είναι ιδιαίτερα πλούσιο σε αντικείμενα που παρουσιάζουν εκρήξεις σε μήκη κύματος των ακτίνων X. Οι εκρήξεις των ακτίνων X ανιχνεύονται συνήθως από τον ήλιο, από τα μαγνητικά ενεργά άστρα, από τα άστρα νετρονίων και το σύστημα της μαύρης τρύπας στο Γαλαξία μας αλλά και από τις ενεργές υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες κοντά στα κέντρα των απόμακρων γαλαξιών.

Οι εκλάμψεις των ακτίνων-X είναι σχετικά σπάνιες συγκρινόμενες με άλλες πηγές εκρήξεων -- με ένα ρυθμό περίπου μιας έκρηξης ανά ημέρα στο σύμπαν. Κάθε έκλαμψη έρχεται χωρίς προειδοποίηση από μια φαινομενικά τυχαία θέση στον ουρανό και διαρκεί για δεκάδες έως εκατοντάδες των δευτερολέπτων.

Μια εξέταση των γαλαξιών που φιλοξένησαν τις εκλάμψεις των ακτίνων-X υπαινίσσεται μια αστρική προέλευση για τις εκρήξεις. "Εκείνοι οι δύο γαλαξίες στους οποίους εμφανίστηκαν οι εκλάμψεις είναι απίστευτα μπλε", εξήγησε ο Pieter van Dokkum του Πανεπιστημίου Yale. "Δεδομένου ότι η γαλαζωπή εμφάνιση ενός γαλαξία λαμβάνεται συχνά ως ένα πρώτο μέτρο του ρυθμού σχηματισμού των αστεριών," εξηγεί ο van Dokkum, "αυτοί οι γαλαξίες που φιλοξενούν τις πηγές XRF δημιουργούν νέα άστρα με ένα μεγάλο ρυθμό για το μέγεθός τους".