|
|
|
Η πιο παλιά και απόμακρη έκρηξη στο σύμπανΠηγή: PhysicsWeb, 8 Μαρτίου 2006 |
|
Οι αστρονόμοι έχουν ανιχνεύσει την πιο απόμακρη -- και επομένως την παλαιότερη -- έκρηξη ακτίνων γάμμα που έγινε ποτέ. Η έκρηξη, που ονομάστηκε GRB 050904, παρατηρήθηκε τον περασμένο Σεπτέμβριο και θεωρείται ότι έχει προέλθει από μια έκρηξη που συνέβη πριν περίπου 12,8 δισεκατομμύρια χρόνια, όταν το σύμπαν ήταν ακριβώς το 7% της σημερινής ηλικίας του. Η έκρηξη απελευθέρωσε μια έντονη λάμψη ακτίνων γάμμα και έχει μετρηθεί από τρεις ανεξάρτητες ομάδες αστρονόμων από τις ΗΠΑ, την Ιταλία και την Ιαπωνία. Τα αποτελέσματα -- που αναφέρεται σε τρεις εργασίες στο Nature -- θα μπορούσαν να βοηθήσουν ώστε να ριχτεί άπλετο φως στη δυναμική του πρώιμου κόσμου.
Οι εκρήξεις αυτές είναι βίαιες εκρήξεις που εκπέμπουν έντονες λάμψεις ακτίνων γάμμα και που μπορούν να κρατήσουν από μερικά χιλιοστά του δευτερολέπτου έως περίπου εκατό δευτερόλεπτα. Η αρχική έκρηξη των ακτίνων γάμμα ακολουθείται από μια "μεταλαμπή" σε πιο μεγάλα μήκη κύματος και που μπορεί να κρατήσει εβδομάδες ή ακόμα και χρόνια. Πολλοί αστρονόμοι θεωρούν ότι οι εκρήξεις ακτίνων γάμμα συμβαίνουν όταν ένα τεράστιο αστέρι υποβάλλεται σε μια έκρηξη σουπερνόβα στο τέλος της ζωής του και καταρρέει για να σχηματίσει μια μαύρη τρύπα. Η GRB 050904, διάρκεσε ακριβώς 80 δευτερόλεπτα, ανιχνεύθηκε από το δορυφόρο Swift της NASA, ο οποίος περιέχει ένα όργανο ανίχνευσης ακτίνων γάμμα. Ο Giancarlo Cusumano του Εθνικού Ιδρύματος για την Αστροφυσική στο Παλέρμο περιγράφει στην εργασία του πώς, εντός λίγων δευτερολέπτων, ο δορυφόρος έστρεψε ταχύτατα το ενσωματωμένο τηλεσκόπιό του των ακτίνων X στην περιοχή του ουρανού, όπου είχε εμφανιστεί η έκρηξη. Αυτό βοήθησε έπειτα τους αστρονόμους να κατευθύνουν άλλα οπτικά και υπέρυθρα τηλεσκόπια σε όλο τον κόσμο προς αναζήτηση και μέτρηση της μεταλαμπής της έκρηξης. Μια δεύτερη ομάδα που καθοδηγείται από το Nobuyuki Kawai στο Τεχνολογικό Ίδρυμα του Τόκιο με μια εργασία του ομοίως περιγράφει τον τρόπο με τον οποίο μέτρησε τη μεταλαμπή του GRB 050904 στα οπτικά μήκη κύματος. Μια τρίτη ομάδα που καθοδηγείται από τον Daniel Reichart του πανεπιστημίου της Βόρειας Καρολίνας στις ΗΠΑ περιγράφει στο Nature πώς μέτρησε τη μεταλαμπή στα πιο μεγάλα μήκη κύματασ - στο εγγύς υπέρυθρο. Στην αστρονομία, η απόσταση, ο χρόνος και τα μήκη κύματος με τα οποία γίνονται οι παρατηρήσεις συνδέονται. Το φως ταξιδεύει με μια πεπερασμένη ταχύτητα και θέλει έτσι έναν ορισμένο χρόνο για να φθάσει εδώ στη γη. Τα απόμακρα αντικείμενα επομένως θεωρούνται αυτά που το φως τους ξεκίνησε στο απώτατο παρελθόν. Οι κοσμολόγοι χρησιμοποιεί την ερυθρή μετατόπιση του φωτός, redshift z, για να βρουν την απόσταση του αντικειμένου, ή πόσο μακριά πίσω στο παρελθόν ήταν η εκπομπή του φωτός από το αντικείμενο. Με ένα redshift περίπου 6,3, το αντικείμενο GRB 050904 είναι η πιο απόμακρη αστρική έκρηξη που παρατηρήθηκε ποτέ και εμφανίστηκε όταν ο κόσμος ήταν περίπου 900 εκατομμυρίων ετών μόνο. Η σημερινή ηλικία του κόσμου είναι πιθανώς 13,7 δισεκατομμυρίων ετών. Οι ερευνητές θεωρούν ότι θα μπορούσαν τώρα να ανιχνευθούν κι άλλες απόμακρες εκρήξεις ακτίνων γάμμα. Τέτοιες εκρήξεις θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για να μελετηθεί το πώς σχηματίστηκε η πρώτη γενεά των αστεριών στον πρώιμο κόσμο. Τα άστρα λάμπουν καίγοντας υδρογόνο και σχηματίζοντας σαν 'στάχτη' ήλιο, με μια διαδικασία που λέγεται πυρηνική σύντηξη. Όταν όμως τα άστρα ξεμείνουν από υδρογόνο (και κοντά στο τέλος της ζωής τους), αρχίζουν να καίνε το ήλιο. Οι τέφρες του ηλίου καίγονται κι αυτές τελικά προς άνθρακα και οξυγόνο, που ομοίως καίγονται κι αυτά. Το τελικό προϊόν είναι ο σίδηρος γιατί δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί σαν καύσιμη πυρηνική ύλη. Δίχως καύσιμα το άστρο δεν έχει πια ενέργεια για να εξισορροπήσει την βαρυτική του έλξη και ο πυρήνας του άστρου συμπιέζεται σε ένα λαμπρό υπόλειμμα, που λόγω της συμπίεσης από την βαρύτητα έχει το μέγεθος της Γης, ενώ η πυκνότητα του είναι 1.000.000 φορές μεγαλύτερη από τη συνηθισμένη ύλη. Οι περισσότεροι από αυτούς τους λευκούς νάνους, όπως λέγονται, ψύχονται και μετά σβήνουν ήσυχα μετά από μια μεγάλη περίοδο. Αν όμως συνοδεύονται από ένα άλλο άστρο σε τροχιά, που αποτελούν ένα δυαδικό σύστημα, τότε οι λευκοί νάνοι απορροφούν υλικό, συνήθως αέρια, από το άλλο άστρο και γίνεται ολοένα πιο πυκνός, ώσπου τελικά αναφλέγεται μέσα σε μια ξέφρενη θερμοπυρηνική έκρηξη. Συγχρόνως κύματα κλονισμού με την αντήχηση τους στο εσωτερικό του λευκού νάνου άστρου το αναγκάζουν για τελευταία φορά να κάνει ένα τελευταίο σπασμό, ενάντια στη βαρύτητα. Η έκρηξη αυτή κυριολεκτικά διαλύει τον πρώην λευκό νάνο, εκτοξεύοντας στο διάστημα υλικό από τα εξωτερικά στρώματα με ταχύτητες ακόμα και 10.000 χιλιομέτρων την ώρα. Είναι η υπερκαινοφανής έκρηξη ή σουπερνόβα. Η λάμψη από την εκτεινόμενη πύρινη σφαίρα χρειάζεται τρεις εβδομάδες για να φτάσει στο μέγιστο της, ενώ σταδιακά υποχωρεί μέσα σε μια περίοδο λίγων μηνών. Αν τα απομεινάρια του λευκού νάνου έχουν αρκετή μάζα (πολύ περισσότερη του ήλιου μας), ο πυρήνας θα συμπιεστεί σε μια μαύρη οπή. Οι εκλάμψεις των ακτίνων γάμμα είναι το 'σινιάλο' για το θάνατο του άστρου και τη γέννηση της μαύρης τρύπας. Η πρώτη έκλαμψη ακτινοβολίας-γ παρατηρήθηκε το 1967 (αν και δεν αναφέρθηκε στον κόσμο μέχρι το 1973) από στρατιωτικό δορυφόρο που οι ανιχνευτές του είχαν άλλο σκοπό. Αυτό που είδαν ο Ray Klebesadel και άλλοι στο Los Alamos National Laboratory ήταν μία αναπάντεχη, μεγάλη αύξηση στον αριθμό των γ-ακτίνων που είδαν οι ανιχνευτές σε αρκετούς ξεχωριστούς δορυφόρους. Τα δεδομένα έδειχναν πως οι πηγές των εκπομπών ακτίνων-γ δεν ήταν από την γειτονιά της Γης, αλλά από μια περιοχή του εξώτερου διαστήματος! Στην αναφορά τους για την ανακάλυψη, ανέφεραν την εξερεύνηση 18 τέτοιων περιστατικών κατά τη διάρκεια του χρόνου από τον Ιούλιο 1969 έως τον Ιούλιο του 1972. Δεν υπήρχε αμφιβολία πως τα φαινόμενα που αναφέρθηκαν ήταν αληθινά και πως κανένας δεν είχε επαρκή εξήγηση για αυτό. Τώρα, είκοσι πέντε χρόνια και δεδομένα από αρκετές χιλιάδες εκλάμψεις αργότερα, οι επιστήμονες ακόμη δεν έχουν καμιά καθαρή εξήγηση για τα παράξενα ουράνια γεγονότα που εμείς καλούμε εκλάμψεις ακτίνων γάμμα. Πριν το 1991 αρκετά διαστημικά οχήματα συνέλεξαν δεδομένα που έδειξαν την πιθανή παρουσία σε εκλάμψεις των γ-ακτίνων ενός μαγνητικού πεδίου τρισεκατομμύρια φορές πιό ισχυρό από της Γης μας. Τέτοια μαγνητικά πεδία συσχετίζονται μόνο με αστέρες νετρονίων, με εξαιρετική πυκνότητα, που προέρχονται από τους πυρήνες των νεκρών άστρων. Αλλά πρόσφατα μόνο υπήρξαν αρκετές συσσωρευτικές αποδείξεις για την σύνδεση των μακρινών εκλάμψεων με υπερκαινοφανείς (hypernovae). Αυτά είναι γιγαντιαία, εξαιρετικής πυκνότητας και ασυνήθεις supernovae, τα οποία είναι νεκρά αστέρια που καταρρέουν κάτω από το βάρος της δικής τους μάζας τους. Ο σχηματισμός των γ-ακτίνων εμφανίζεται συγκεκριμένα να σχετίζεται με ύλη που εκσφενδονίζεται στο διάστημα με την ταχύτητα σχεδόν του φωτός. Οι λάμψεις που δημιουργούνται τότε είναι τόσο τεράστιες που μας εμφανίζονται ακόμη και αν προέρχονται από αποστάσεις δισεκατομμυρίων ετών φωτός, δηλαδή από περιοχές του πρώϊμου Σύμπαντος. Και αυτή ακριβώς είναι η σπουδαιότητα των ακτινοβολιών αυτών. Στις 27 Ιανουαρίου του 1999 έγινε δυνατή η πρώτη αποτύπωση έκρηξης ακτίνων γάμμα. Έγινε δυνατόν να αποτυπωθεί οπτικά ακριβώς όταν συνέβαινε, παρ' ότι οι εκρήξεις ακτίνων γάμμα είναι απρόβλεπτες και συνήθως διαρκούν λίγα δευτερόλεπτα. Αυτά τα ανακαλυφθέντα σήματα έδωσαν νέο αέρα στις προσπάθειες των αστρονόμων.
|
||
Η
πιο απόμακρη έκρηξη που ανιχνεύθηκε ποτέ εμφανίστηκε βαθιά στον αστερισμό
των Ιχθύων. Η έκρηξη - εκλάμψεις ακτίνων γάμμα που πιθανά προέρχονται από
μια έκρηξη ενός πολύ πρώιμου άστρου -- εμφανίστηκε στη γη στις 4 Σεπτεμβρίου
του 2005 γι αυτό και ονομάστηκε 050904. Μια λαμπρή σύντομη λάμψη των ακτίνων γάμμα ανιχνεύθηκε από το δορυφόρο
Swift της NASA. Η μεταλαμπή αυτής της έκρηξης ανιχνεύθηκε στο υπέρυθρο φως
από τα επίγεια τηλεσκόπια με καθυστέρηση αρκετών ημερών και επέτρεψε στους
επιστήμονες να μετρήσουν την απόσταση έως την έκρηξη.