Εκπομπή των ακτίνων-Χ καταγράφεται από τον δορυφόρο XMM-Newton της ESA

Από σελίδα της ESA, 27 Ιανουαρίου 2004

Το διαστημικό παρατηρητήριο της Ευρωπαϊκής Διαστημικής Υπηρεσίας των ακτίνων-X,  XMM-Newton, έχει φωτογραφίσει ένα θεαματικό σύνολο δαχτυλιδιών που εμφανίζονται να διαστέλλονται, με μια ταχύτητα χίλιες φορές γρηγορότερη από αυτή του φωτός, γύρω από ένα σημείο του ουρανού, όπου πραγματοποιήθηκε αρχές του Δεκεμβρίου μια ισχυρή έκρηξη ακτίνων-γ.

Είναι η πρώτη φορά που ένα τέτοιο συναρπαστικό γεγονός, που ονομάζεται "αντήχηση", φαίνεται στην περιοχή των ακτίνων X. Αυτή η ηχώ σχηματίζεται όταν η ισχυρή ακτινοβολία μιας έκρηξης ακτίνων-γ, που προέρχεται από πολύ μακριά, διασχίζει ένα στρώμα σκόνης στο Γαλαξία μας και διασκορπίζεται από αυτήν, όπως συμβαίνει με την ακτίνα ενός φάρου στα σύννεφα.

Οι αστρονόμοι μπορούν να προσδιορίσουν τις πιθανές θέσεις όπου μπορούν να σχηματιστούν νέα άστρα,  χρησιμοποιώντας τα διαστελλόμενα δαχτυλίδια για να επισημάνουν ακριβώς τη θέση αυτής της σκόνης.

Στις εικόνες εμφανίζονται οι διαστελλόμενοι δακτύλιοι που προκαλούνται από μια έκλαμψη ακτίνων X που σκεδάζονται από τη σκόνη στο γαλαξία μας

Τεράστια έκρηξη

Στις 3 Δεκεμβρίου του 2003 το παρατηρητήριο Integral της ESA, ανίχνευσε μια έκρηξη ακτίνων γάμμα, που κράτησε περίπου 30 δευτερόλεπτα, από την κατεύθυνση ενός απόμακρου γαλαξία. Μέσα σε λίγα λεπτά από τη στιγμή της ανίχνευσης, χάρις σε ένα περίπλοκο αστρονομικό δίκτυο επιφυλακής, πολλά παρατηρητήρια σε όλο τον κόσμο κατεύθυναν τα όργανά τους προς αυτήν την μυστήρια πηγή στον ουρανό, η οποία ονομάστηκε GRB 031203, για να αποκρυπτογραφηθεί η φύση του.

Επίσης το διαστημικό παρατηρητήριο των ακτίνων-X της ESA, XMM-Newton, άρχισε να παρατηρεί την πηγή λεπτομερώς, χρησιμοποιώντας μια ειδική κάμερα (European Photon Imaging Camera - EPIC).

Η εξασθενημένη εκπομπή των ακτίνων-Χ από την πηγή GRB 031203 - ονομάζεται "μεταλαμπή" - φαίνεται καθαρά τις εικόνες του XMM-Newton. Αλλά αυτό που κάνει μεγάλη εντύπωση είναι οι δύο δακτύλιοι, στο κέντο της εικόνας, οι οποίοι εμφανίζονται να διαστέλλονται χίλιες φορές γρηγορότερα από την ταχύτητα του φωτός.

Ο Simon Vaughan, του Πανεπιστημίου Leicester, καθοδηγεί μια διεθνή ομάδα επιστημόνων που μελετούν την πηγή GRB 031203. Ο ίδιος εξηγεί ότι αυτή η αντήχηση (οι δακτύλιοι) σχηματίζονται όταν οι ακτίνες X από μια απόμακρη έκρηξη ακτίνων-χ φωτίζουν ένα στρώμα της σκόνης στο Γαλαξία μας. "Η σκόνη διασκορπίζει μερικές από τις ακτίνες X, αναγκάζοντας το XMM-Newton να παρατηρήσει αυτά τα δαχτυλίδια, με τον ίδιο τρόπο που η ομίχλη διασκορπίζει το φως από τους προβολείς ενός αυτοκινήτου", συνεχίζει ο Vaughan.

Αν και η αναλαμπή είναι το φωτεινότερο χαρακτηριστικό γνώρισμα που φαίνεται στις εικόνες του XMM-Newton, όμως η αναπτυσσόμενη γαλαξιακή αντήχηση (που φαίνεται σαν δακτυλίδια) είναι πιό θεαματική. και ομορφότερη.

Οπτικό φαινόμενο

Τα δαχτυλίδια φαίνονται να διαστέλλονται επειδή οι ακτίνες X που διασκορπίζονται από τη σκόνη μακριά από την κατεύθυνση GRB 031203, θέλουν περισσότερο χρόνο για να φθάσουν σε μας από αυτά που χτυπούν τη σκόνη πιό κοντά σε μας.

Όμως, επειδή τίποτα δεν μπορεί να κινηθεί γρηγορότερα από το φως, αυτός ο ρυθμός διαστολής των δακτυλίων οφείλεται σε αυτό ακριβώς το οπτικό φαινόμενο. Αυτό δηλαδή το φαινόμενο το περιμένουμε λόγω της πεπερασμένης ταχύτητας του φωτός.

Ο Vaughan και οι συνάδελφοί του εξηγούν ότι βλέπουμε δύο δαχτυλίδια επειδή υπάρχουν δύο λεπτά στρώματα σκόνης μεταξύ της πηγής των ακτίνων γάμμα και της Γης, ένα πιό κοντά σε μας - που δημιουργεί το ευρύτερο δαχτυλίδι - και ένα πιό πέρα όπου σχηματίζεται το μικρότερο δαχτυλίδι.

Επειδή, οι επιστήμονες ξέρουν ακριβώς με ποια ταχύτητα κινούνται οι ακτίνες-X στο διάστημα (την ταχύτητα του φωτός), η ομάδα καθόρισε με ακρίβεια την απόσταση έως τα στρώματα της σκόνης, μετρώντας το μέγεθος των διαστελλόμενων δαχτυλιδιών.

Το κοντινότερο στρώμα της σκόνης βρίσκεται σε απόσταση 2.900 έτη φωτός και είναι πιθανώς μέρος του Νεφελώματος Gum, μιας φυσαλίδας καυτού αερίου, που οφείλεται σε πολλές εκρήξεων υπερκαινοφανών. Το άλλο στρώμα της σκόνης είναι σε απόσταση, περίπου, 4.500 έτη φωτός.

Η γνώση του πως κατανέμεται η σκόνη στο Γαλαξία μας είναι σημαντική, επειδή η σκόνη ευνοεί την κατάρρευση των ψυχρών νεφών του αερίου, τα οποία μπορούν έπειτα να σχηματίσουν νέα αστέρια και πλανήτες.

Ξέροντας λοιπόν που είναι τοποθετημένη η σκόνη, οι αστρονόμοι μπορούν να καθορίσουν πού είναι πιθανόν να εμφανιστεί σχηματισμός αστεριών και πλανητών.

Τα διαστελλόμενα δαχτυλίδια, που οφείλονται στη σκέδαση των ακτίνων-Χ από τη σκόνη, δεν έχουν ποτέ πριν παρατηρηθεί. Όμως, αργά κινούμενοι δακτύλιοι, οι οποίοι προκαλούνται από ένα παρόμοιο φαινόμενο, έχουν φανεί στο παρελθόν αλλά στο ορατό φως, γύρω από πολύ λίγα αστέρια, συνήθως σουπερνόβα.

Οι εκρήξεις των ακτίνων γάμμα είναι τα ισχυρότερα εκρηκτικά γεγονότα στο Σύμπαν, αλλά οι αστρονόμοι προσπαθούν ακόμα να καταλάβουν το μυστήριο που περιβάλλει την προέλευσή τους. Μερικές εκρήξεις  εμφανίζονται μετά την έκρηξη σουπερνόβα ενός τεράστιου αστεριού, όταν έχει κάψει όλα τα πυρηνικά του καύσιμα.

Αν και μόνο τα αστέρια που έχουν χάσει τα εξωτερικά στρώματά τους και που καταρρέουν για να κάνουν μια μαύρη οπή, φαίνεται ότι είναι ικανά να δώσουν εκλάμψεις ακτίνων γάμμα.

Οι καθυστερημένες ακτίνες-X από την αντήχηση του GRB 031203 είναι πολύ χρήσιμες επειδή λένε στους αστρονόμους πόσο λαμπρή ήταν η έκρηξη στο φάσμα των ακτίνων X, όταν έγινε η έκρηξη στις 3 Δεκεμβρίου.

Σήμερα, τα παρατηρητήρια Integral και XΜΜ-Newton της ESA, δίνουν στους αστρονόμους πολύ ιισχυρές δυνατότητες για τη μελέτη των εκρήξεων των ακτίνων-γ.

Το 2004 θα προωθηθεί ένας νέος δορυφόρος ακτίνων-γ, ο Swift, ως τμήμα μιας συνεργασίας μεταξύ των ΗΠΑ, του Ηνωμένου Βασιλείου και της Ιταλίας. Ο Swift θα προστεθεί στο στολίσκο των δορυφόρων που παρέχουν γρήγορες και ακριβείς θέσεις αυτών των μυστηριωδών εκρήξεων στον ουρανό.

Ο XΜΜ-Newton μπορεί να ανιχνεύσει τις περισσότερες πηγές ακτίνων X από οποιοδήποτε άλλο δορυφόρο και βοηθά να λυθούν πολλά κοσμικά μυστήρια του βίαιου Σύμπαντος, από τις μαύρες οπές έως το σχηματισμό των γαλαξιών.

Προωθήθηκε στις 10 Δεκεμβρίου 1999, χρησιμοποιώντας έναν πύραυλο ARIANE-5 από τη γαλλική Γουιάνα. Αναμένεται να δίνει στοιχεία επί μια δεκαετία.

Το XΜΜ-Newton κάνει χρήση μιας υψηλής τεχνολογίας, ενώ η τροχιά του βρίσκεται σχεδόν στο ένα τρίτο της απόστασης μέχρι το φεγγάρι, έτσι ώστε οι αστρονόμοι να μπορούν να παίρνουν τις μακρινές όψεις των ουράνιων αντικειμένων.