Rozjaśniając ciemne błyski gamma

Rozjaśniając ciemne błyski gammaOriginal Press Release
Błyski gamma (GRB – Gamma-ray Burst) należą do najpotężniejszych zjawisk we Wszechświecie jednak część z nich jest zaskakująco słabo widoczna w świetle widzialnym.

Badanie poświaty jest kluczowe do lepszego zrozumienia obiektów, które emitują błyski gamma, i temu, co błyski te mówią nam o procesach tworzenie gwiazd we wczesnym Wszechświecie

Jochen Greiner

Błyski gamma to krótkotrwałe zjawiska trwające od mniej niż sekundy do kilku minut. Są one wykrywane przez orbitalne obserwatoria czułe na wysokiej energii promieniowanie emitowane w trakcie błysku. Trzynaście lat temu astronomowie odkryli również dłużej trwające strumienie niosących niższe energie cząstek pochodzące z tych samych błysków, mogęce docierać od strony źródła tygodniami a nawet latami. Określa się je mianem poświaty błysku GRB.

Podczas gdy wszystkie GRB mają poświatę rentgenowską, jedynie połowa z nich jest także widoczna w paśmie widzialnym, podczas gdy reszta pozostaje w tym paśmie widma zagadkowo ciemna. Niektórzy astronomowie sądzili, że GRB z ciemną optycznie poświatą mogą stanowić osobną klasę błysków gamma, podczas gdy inni sugerowali, że odpowiedzialna jest ogromna odległość do źródeł. Niektóre wcześniejsze badania sugerowały, że odpowiedzialny może być również pył na drodze światła.

„Badanie poświaty jest kluczowe do lepszego zrozumienia obiektów, które emitują błyski gamma, i temu, co błyski te mówią nam o procesach tworzenie gwiazd we wczesnym Wszechświecie „- mówi kierujący badaniami Jochen Greiner z Instytutu Fizyki Pozaziemskiej Maxa-Plancka w Monachium.

Od 2004 roku obserwatorium orbitalne NASA Swift monitoruje niebo szukając błysków i przekazując informacje o lokalizacji nowych błysków innym obserwatoriom, które badają je w różnych zakresach widma. W nowych badaniach naukowcy wykorzystali instrument GROND specjalnie zaprojektowany do wykonywania badań wykrytych przez Swift błysków i zainstalowany na 2,2 metrowym teleskopie MPG/ESO w La Silla. GROND wyróżnia szybki czas reakcji umożliwiający podjęcie obserwacji w ciągu minut od otrzymania informacja od satelity Swift, oraz jego zdolność do prowadzenia jednoczesnej obserwacji tego samego obiektu przez siedem różnych filtrów obejmujących zarówno pasmo widzialne jak i podczerwone.

Łącząc uzyskane dane z tymi zebranymi przez Swift oraz teleskop ESO VLT naukowcy byli w stanie precyzyjnie określić ilość energii wypromieniowywanej przez poświatę w szerokim zakresie widma, co pozwoliło na bezpośredni pomiar ilości pyłu przesłaniającego błysk w drodze na Ziemię.  Naukowcy odkryli, że znaczna część błysków traci na jasności 20 – 40% oryginalnej jasności w wyniku przesłaniania przez pył, efekt ten dla odległych źródeł wzrastał do 50 – 70 %. Naukowcy doszli zatem do wniosku, że ciemne błyski to po prostu te, których światło zostało pochłonięte przez leżący między nami a nimi pył.

Źródła:

Light Dawns on Dark Gamma-ray Bursts

Gamma-ray bursts are among the most energetic events in the Universe, but some appear curiously faint in visible light. The biggest study to date of these so-called dark gamma-ray bursts, using the GROND instrument on the 2.2-metre MPG/ESO telescope at La Silla in Chile, has found that these gigantic explosions don’t require exotic explanations. Their faintness is now fully explained by a combination of causes, the most important of which is the presence of dust between the Earth and the explosion.

Gamma-ray bursts (GRBs), fleeting events that last from less than a second to several minutes, are detected by orbiting observatories that can pick up their high energy radiation. Thirteen years ago, however, astronomers discovered a longer-lasting stream of less energetic radiation coming from these violent outbursts, which can last for weeks or even years after the initial explosion. Astronomers call this the burst’s afterglow.

While all gamma-ray bursts [1] have afterglows that give off X-rays, only about half of them were found to give off visible light, with the rest remaining mysteriously dark. Some astronomers suspected that these dark afterglows could be examples of a whole new class of gamma-ray bursts, while others thought that they might all be at very great distances. Previous studies had suggested that obscuring dust between the burst and us might also explain why they were so dim.

“Studying afterglows is vital to further our understanding of the objects that become gamma-ray bursts and what they tell us about star formation in the early Universe,” says the study’s lead author Jochen Greiner from the Max-Planck Institute for Extraterrestrial Physics in Garching bei München, Germany.

NASA launched the Swift satellite at the end of 2004. From its orbit above the Earth’s atmosphere it can detect gamma-ray bursts and immediately relay their positions to other observatories so that the afterglows could be studied. In the new study, astronomers combined Swift data with new observations made using GROND [2] — a dedicated gamma-ray burst follow-up observation instrument, which is attached to the 2.2-metre MPG/ESO telescope at La Silla in Chile. In doing so, astronomers have conclusively solved the puzzle of the missing optical afterglow.

What makes GROND exciting for the study of afterglows is its very fast response time — it can observe a burst within minutes of an alert coming from Swift using a special system called the Rapid Response Mode — and its ability to observe simultaneously through seven filters covering both the visible and near-infrared parts of the spectrum.

By combining GROND data taken through these seven filters with Swift observations, astronomers were able to accurately determine the amount of light emitted by the afterglow at widely differing wavelengths, all the way from high energy X-rays to the near-infrared. The astronomers used this information to directly measure the amount of obscuring dust that the light passed through en route to Earth. Previously, astronomers had to rely on rough estimates of the dust content [3].

The team used a range of data, including their own measurements from GROND, in addition to observations made by other large telescopes including the ESO Very Large Telescope, to estimate the distances to nearly all of the bursts in their sample. While they found that a significant proportion of bursts are dimmed to about 60–80 percent of the original intensity by obscuring dust, this effect is exaggerated for the very distant bursts, letting the observer see only 30–50 percent of the light [4]. The astronomers conclude that most dark gamma-ray bursts are therefore simply those that have had their small amount of visible light completely stripped away before it reaches us.

“Compared to many instruments on large telescopes, GROND is a low cost and relatively simple instrument, yet it has been able to conclusively resolve the mystery surrounding dark gamma-ray bursts,” says Greiner.

Written by admin

Dodaj komentarz

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