Student World

tisková zpráva Evropské jižní observatoře č. 18/2014

Gama záblesky jsou považovány za nejmohutnější exploze ve vesmíru. V jejich okolí bylo překvapivě objeveno mnohem menší množství plynu, než se očekávalo, a naopak vyšší množství prachu. Obálky prachu mohou v některých případech snížit množství energie odcházející z gama záblesku na určitých vlnových délkách, čímž klesne jejich pozorovaná jasnost. Práce byla zveřejněna v odborném časopise Nature 12. června 2014. Jedná se o první publikované výsledky pozorování efektů spojených se zábleskem gama pomocí ALMA, které dokumentují potenciál tohoto zařízení při jejich zkoumání.
Gama záblesky (Gamma-ray bursts, GRBs) jsou záblesky elektromagnetického záření s extrémně vysokou energií, které pozorujeme ve vzdálených galaxiích a jedná se o nejjasnější explozivní jevy ve vesmíru. Záblesky trvající déle než několik sekund jsou označovány jako ‚dlouhé‘ (long-duration gamma-ray bursts, LGRBs, [1]) a za jejich původce jsou považovány supernovy – mohutné exploze, ke kterým dochází v závěrečné fázi vývoje velmi hmotných hvězd.

Typický gama záblesk uvolní během několika sekund tolik energie jako Slunce za celých deset miliard let svého života. Po samotné explozi následuje pomalý pokles jasnosti na různých vlnových délkách včetně viditelného záření, který je označován jako dosvit (afterglow). Předpokládá se, že vzniká při kolizi vyvržené hmoty s okolním plynem.

Je však záhadou, proč některé gama záblesky žádný optický dosvit nemají. Astronomové tyto záblesky označují jako temné (dark bursts). Jedním z možných vysvětlení je, že oblaky prachu v okolí absorbují část záření záblesku.

V uplynulých několika letech astronomové ve snaze lépe pochopit záblesky záření gama podrobně zkoumali galaxie, ve kterých k nim došlo. Vědci předpokládali, že hmotné hvězdy, které jsou původci gama záblesků, se budou nacházet v oblastech s probíhající tvorbou hvězd. Měly by tedy být obklopeny velkým množstvím molekulárního plynu, který je pro tvorbu hvězd nezbytný. Tuto teorii se však nepodařilo žádným pozorováním potvrdit.

Týmu japonských astronomů se však nyní s použitím zařízení ALMA podařilo vůbec poprvé detekovat rádiové emise molekulárního plynu ve dvojicí galaxií, ve kterých došlo ke dlouhým zábleskům záření gama (GRB 020819B a GRB 051022). První galaxie se nachází asi 4,3 miliardy světelných let od Země, druhá 6,9 miliardy světelných let. Přestože v žádné galaxii, ve které se odehrál záblesk gama, se dosud rádiovou emisi zaznamenat nepodařilo, mimořádná citlivost zařízení ALMA takové pozorování umožnila [2].

Člen výzkumného týmu Kotaro Kohno (University of Tokyo) říká: „Molekulární plyn v galaxiích, ve kterých došlo k zábleskům záření gama, jsme pomocí různých teleskopů po celém světě hledali přes deset let. Díky naší pečlivé práci se nám konečně podařilo získat průlomové pozorování pomocí výkonného systému ALMA. Je to opravdu vzrušující.“

Dalšího úspěchu se podařilo dosáhnout díky vysokému rozlišení sítě ALMA, které umožnilo prozkoumat rozložení molekulárního plynu a prachu v těchto galaxiích. Pozorování protějšku záblesku GRB 020819B odhalila ve vnějších partiích této galaxie [3] prostředí se zvýšeným obsahem prachu, zatímco molekulární plyn se nachází pouze poblíž jejího středu. Je to vůbec poprvé, co se podařilo prozkoumat rozložení plynu a prachu v galaxii, ve které se odehrál záblesk gama záření.

„Neočekávali jsme, že by k zábleskům záření gama mohlo docházet v takto zaprášeném prostředí s nízkým podílem molekulárního plynu vzhledem k prachu. To naznačuje, že gama záblesky nastaly v prostředí, které se výrazně odlišuje od typické oblasti vzniku nových hvězd,“ říká člen týmu Bunyo Hatsukade (National Astronomical Observatory of Japan).

Mohlo by to znamenat, že hmotné hvězdy značně pozměnily své bezprostřední okolí v oblasti vzniku hvězd ještě před tím, než explodovaly.

Členové výzkumného týmu se domnívají, že důvodem vysokého podílu prachu oproti molekulárnímu plynu v místě, kde se odehrál gama záblesk, by mohla být odlišná reakce molekul plynu a prachových částic na ultrafialové záření. Jelikož vazby mezi atomy v molekulách plynu se mohou působením ultrafialového záření snadno rozrušit, molekulární plyn nemůže dlouhodobě přežít v prostředí ozařovaném horkými a hmotnými hvězdami (včetně hvězd, která mohou explodovat a vytvořit gama záblesk) v oblastech s probíhajícím vznikem hvězd. Ačkoliv podobné rozložení plynu a prachu bylo pozorováno i v případě GRB 051022, tyto výsledky bude potřeba ještě potvrdit. Dosud provedená pozorování nemají při mnohem větší vzdálenosti mateřské galaxie dostatečné rozlišení. V každém případě tato pozorování provedená zařízením ALMA podporují hypotézu, že jsou to právě částice prachu, které absorbují část záření dosvitu a způsobují tak vznik temných gama záblesků.

„Výsledky, které jsme tentokrát získali, dalece předčily naše očekávání. Bude potřeba provést pozorování dalších galaxií s gama záblesky, abychom byli schopni popsat obecné podmínky v prostředí v těsném okolí záblesku gama. Už se těšíme na další výzkum s vylepšenými schopnostmi sítě ALMA,“ dodává Hatsukade.

Převzato ze stránek Hvězdárny Valašské Meziříčí

Poznámky

[1] Dlouhé gama záblesky (long-duration GRBs, LGRBs) trvající déle než dvě sekundy představují asi 70% všech pozorovaných záblesků záření gama. Během uplynulých deseti let vědci rozpoznali novou třídu gama záblesků s dobou trvání pod dvě sekundy (takzvané short-duration GRBs, SGRBs), které pravděpodobně vznikají při procesu spojení dvojice neutronových hvězd a nejsou tedy spojeny s explozí supernovy.

[2] Citlivost ALMA byla při těchto pozorováních asi 5krát vyšší ve srovnání s jinými obdobnými teleskopy. Počáteční vědecká pozorování pomocí ALMA byla zahájena s ještě nedokončeným polem antén v roce 2011. Uvedená pozorování byla provedena pomocí 24-27 antén se vzájemnou vzdáleností do 125 m. Dokončení celého pole 66 antén je do budoucna velmi slibné, jelikož umožňuje rozmístění antén do různých konfigurací s maximálními vzdálenostmi od 150 m až po 16 kilometrů

[3] V mezihvězdném prostředí Galaxie (a blízkých galaxiích s probíhajícím formováním hvězd) je podíl hmotnosti prachu k hmotnosti molekulárního plynu asi 1%. V okolí záblesku záření gama GRB 020819B je tento podíl minimálně desetkrát vyšší.

autor Jiří Srba