Sekcja gwiezdnej eksplozji

Sekcja gwiezdnej eksplozjiOriginal Press Release
Sonda Integral uchwyciła jeden z najjaśniejszych błysków gamma w historii.

19 grudnia 2004 roku do Ziemi dotarł rozbłysk wybuchającej gwiazdy. Sonda Integral – orbitalne obserwatorium promieniowania gamma Europejskiej Agencji Kosmicznej – zarejestrowała całe zdarzenie dostarczając informacji na temat być może jednego z najważniejszych rozbłysków gamma (GRB) w ostatnich latach. Podczas rejestrowania danych astronomowie zaobserwowali jak w ciągu 500 sekund błysk osiągnął niezwykłą jasność.

„Ten błysk należy do 1% najjaśniejszych błysków GRB jakie kiedykolwiek zaobserwowano „- mówi Diego Götz, CEA Saclay z Francji kierujący badaniami.

Jasność błysku o oznaczeniu katalogowym GRB 041219A umożliwiła zespołowi naukowców przeprowadzenie badań umożliwiających zmierzenie polaryzacji promieni gamma. Zespół wykrył, że promieniowanie to było wysoce spolaryzowane i gwałtownie zmieniało kierunek oraz siłę polaryzacji (polaryzacja określa główny kierunek oscylacji fal promieniowania).

Uważa się, że błysk GRB zostaje wytworzony przez dżet szybko poruszającego się gazu wyrzucanego przez szybko wirujące centralne źródło energii – być może czarną dziurę powstającą w wyniku zapadnięcia się masywnej gwiazdy. Polaryzacja jest bezpośrednio powiązana ze strukturą pola magnetycznego dżetu. Dlatego właśnie jest tak istotnym narzędziem umożliwiającym badanie mechanizmów powstawania dżetów.

W pierwszym scenariuszu dżet wynosi część pola magnetycznego centralnego źródła energii w przestrzeń. W drugim – dżet generuje pole magnetyczne z dala od jądra. W trzecim, ekstremalnym – dżet nie przenosi żadnej materii a wyłącznie energię magnetyczną. Natomiast w ostatni scenariusz bierze pod uwagę dżet przemieszczający się przez istniejące pole elektromagnetyczne.

W pierwszych trzech scenariuszach polaryzacja powstaje w wyniku oddziaływania promieniowania synchrotronowego. Pole magnetyczne wyłapuje elektrony i wymusza na nich ruch spiralny uwalniający spolaryzowane promieniowanie. W czwartym scenariuszu polaryzacja jest nadawana w wyniki oddziaływania elektronów dżetu z fotonami istniejącego pola elektromagnetycznego.

Götz sądzi, iż wyniki uzyskane przez Integral dają przewagę mechanizmom synchrotronowym, w szczególności pierwszej wersji.

Źródło:

Dissecting a stellar explosion

Integral has captured one of the brightest gamma-ray bursts ever seen. A meticulous analysis of the data has allowed astronomers to investigate the initial phases of this giant stellar explosion, which led to the ejection of matter at velocities close to the speed of light. In particular, the astronomers believe that the explosion lifted a piece of the central engine’s magnetic field into space.

On 19 December 2004, the blast from an exploding star arrived at Earth. ESA’s Integral satellite, an orbiting gamma-ray observatory, recorded the entire event, providing information for what may prove to be one of the most important gamma-ray bursts (GRBs) seen in recent years. As the data was collected, astronomers saw the 500-second-long burst rise to extraordinary brilliance.

“It is in the top 1% of the brightest GRBs we have seen,” says Diego Götz, CEA Saclay, France, who headed the investigation.

The brightness of the event, known as GRB 041219A, has allowed the team to perform a painstaking investigation to extract a property known as the polarisation of the gamma rays. The team have shown that the gamma rays were highly polarised and varied tremendously in level and orientation. 

Polarisation refers to the preferred direction in which the radiation wave oscillates. Polaroid sunglasses work with visible light by letting through only a single direction of polarisation, blocking most of the light from entering our eyes.

The blast from a GRB is thought to be produced by a jet of fast-moving gas bursting from near the central engine; probably a black hole created by the collapse of the massive star. The polarisation is directly related to the structure of the magnetic field in the jet. So it is one of the best ways for astronomers to investigate how the central engine produces the jet. There are a number of ways this might happen.

In the first scenario, the jet carries a portion of the central engine’s magnetic field into space. A second involves the jet generating the magnetic field far from the central engine. A third concerns the extreme case in which the jet contains no gas just magnetic energy, and a fourth scenario entails the jet moving through an existing field of radiation.

In each of the first three scenarios, the polarisation is generated by what is called synchrotron radiation. The magnetic field traps particles, known as electrons, and forces them to spiral, releasing polarised radiation. In the fourth scenario, the polarisation is imparted through interactions between the electrons in the jet and photons in the existing radiation field.

Götz believes that the Integral results favour a synchrotron model and, of those three, the most likely scenario is the first, in which the jet lifts the central engine’s magnetic field into space. “It is the only simple way to do it,” he says.

What Götz would most like to do is measure the polarisation for every GRB, to see whether the same mechanism applies to all. Unfortunately, many GRBs are too faint for the current instrumentation to succeed. Even the state-of-the-art IBIS instrument on Integral can only record the polarisation state of gamma rays if a celestial source is as bright as GRB 041219A.

“So, for now we just have to wait for the next big one,” he says.

Written by admin

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *