รังสีแกมมามืดระเบิด GRB020819 เครดิตภาพ: Keck คลิกเพื่อดูภาพขยาย
ทุกอย่างที่เรารู้เกี่ยวกับจักรวาลมาหาเราผ่านตัวแทนแห่งแสงสว่าง แสงไม่เหมาะกับการเดินทางไกลในอวกาศไปยังเครื่องมือของเรา อย่างไรก็ตามปรากฏการณ์ทางดาราศาสตร์ส่วนใหญ่ยังคงอยู่และสามารถทำซ้ำได้ - เราสามารถพึ่งพาพวกมันเพื่อ“ สำรวจไปรอบ ๆ ” เพื่อการสังเกตระยะยาวหรือ“ กลับมารอบ ๆ ” เป็นประจำ แต่นี่ไม่ใช่เรื่องจริงสำหรับการปะทุรังสีแกมม่า (GRB's) - เหตุการณ์ทางดาราศาสตร์ที่ลึกลับที่ซุปเปอร์โฟตอน (และอนุภาคย่อยของอะตอม) ที่มีระดับพลังงานสูงอย่างไร้เหตุผล
การค้นพบ GRB บนท้องฟ้าครั้งแรกที่ตรวจพบเกิดขึ้นระหว่างการตรวจติดตามสนธิสัญญาอาวุธนิวเคลียร์ในปี 1967 เหตุการณ์นั้นต้องใช้เวลาหลายปีในการวิเคราะห์ก่อนที่จะยืนยันแหล่งกำเนิดนอกโลก หลังจากการค้นพบนี้มีการใช้วิธีการวิเคราะห์ตำแหน่งดั้งเดิมโดยใช้เครื่องตรวจจับที่ติดตั้งไว้ในโพรบอวกาศต่างๆภายใน Interplanetary Network (IPN) วิธีการดังกล่าวจำเป็นต้องใช้การบีบอัดตัวเลขจำนวนมากและทำให้การติดตามผลทันทีโดยใช้เครื่องมือบนโลกเป็นไปไม่ได้ แม้จะมีความล่าช้าก็ตามแหล่งกำเนิดรังสีแกมม่าหลายร้อยแห่งก็ถูกจัดหมวดหมู่ไว้ วันนี้ - แม้จะใช้อินเทอร์เน็ต - มันยังคงต้องใช้เวลาอีกหลายวันในการตอบสนองโดยใช้วิธีการตรวจจับชนิด IPN
ทั้งหมดนี้เริ่มเปลี่ยนแปลงในปี 1991 เมื่อองค์การนาซ่านำ Compton Gamma Ray Observatory (CGRO) ขึ้นสู่อวกาศโดยใช้กระสวยอวกาศแอตแลนติสเป็นส่วนหนึ่งของโปรแกรม "Great Observatories" ภายในระยะเวลาสี่เดือนของการสแกนท้องฟ้า CGRO ทำให้ชัดเจนต่อนักดาราศาสตร์ว่าเอกภพนั้นมีการแพร่กระจายของรังสีแกมม่าเป็นระยะ ๆ และกระจายอย่างกว้างขวางเป็นประจำทุกวัน - paroxysms ที่เกิดจากเหตุการณ์หายนะที่ทำให้เกิดรังสีมหึมาและรังสีพลังงานสูงอื่น ๆ ห้วงอวกาศ
แต่ CGRO มีข้อ จำกัด หลักอย่างหนึ่ง - แม้ว่ามันจะสามารถตรวจจับรังสีแกมม่าและเตือนนักดาราศาสตร์ได้อย่างรวดเร็ว แต่มันก็ไม่ถูกต้องเป็นพิเศษว่าเหตุการณ์ดังกล่าวเกิดขึ้นในพื้นที่ใด เนื่องจากวงกลมข้อผิดพลาดขนาดใหญ่นี้นักดาราศาสตร์จึงไม่สามารถหาแสงที่มองเห็น“ แสงระเรื่อ” ของเหตุการณ์ดังกล่าวได้ แม้จะมีข้อ จำกัด นี้ CGRO ยังคงตรวจจับแหล่งกำเนิดรังสีแกมม่าแบบต่อเนื่องเป็นระยะและหลายร้อยครั้งรวมถึงซุปเปอร์โนวาพัลซาร์หลุมดำควาซาร์และแม้แต่โลกด้วย! ในขณะเดียวกัน CGRO ก็ค้นพบบางสิ่งที่ไม่น่าสงสัย - พัลซาร์บางตัวทำหน้าที่เป็นเครื่องส่งสัญญาณรังสีแกมมาแบบวงแคบโดยไม่มาพร้อมกับแสงที่มองเห็น - และในนั้นทำให้ความรู้สึกแรกของ "มืด" GRBs ของนักดาราศาสตร์
วันนี้เรารู้ว่า "พัลซาร์มืด" ไม่ใช่แหล่งกำเนิดรังสีแกมม่าแห่งเดียวในจักรวาล นักดาราศาสตร์ระบุว่า GRB บางส่วน (เพียงครั้งเดียวเท่านั้น) ก็มีแสงน้อยที่มองเห็นได้และพวกมันก็เหมือนใครก็ตามที่จั๊กจี้ผิดปกติและอธิบายไม่ได้ - อยากรู้ว่าทำไม ในความเป็นจริงแล้ว GRB นั้นมีลักษณะเฉพาะที่ผู้สนใจรักมักได้ยินคำว่า "เมื่อคุณเห็น GRB หนึ่งรายการคุณจะเห็น GRB หนึ่งรายการ"
ดาวเทียมดวงแรกที่ทำให้การตรวจจับแสงของสายตรวจ GRB ง่ายขึ้นคือ BeppoSAX BeppoSAX พัฒนาโดยองค์กรอวกาศอิตาลีในช่วงกลางปี 1990 เปิดตัว 30 เมษายน 1996 จาก Cape Canaveral และยังคงตรวจจับและระบุแหล่งที่มาของการปล่อยรังสีเอกซ์ X-ray จนถึงปี 2002 วงข้อผิดพลาดของ BeppoSax มีขนาดเล็กพอที่จะทำให้นักดาราศาสตร์ทางแสงติดตาม GRB จำนวนมาก สายัณห์สำหรับศึกษารายละเอียดเกี่ยวกับแสงที่มองเห็นได้โดยใช้เครื่องมืออิงดิน
BeppoSAX เข้าสู่ชั้นบรรยากาศของโลกอีกครั้งในวันที่ 29 เมษายน 2546 แต่ในเวลานี้การแทนที่ของนาซ่า (HETE-2 the High Energy Transient Explorer-2) นั้นมีอยู่หลายปีในสถานีในวงโคจรต่ำ Instrument's on HETE-2 (การกำเนิดชาติครั้งแรก HETE ล้มเหลวในการแยกออกจากขั้นตอนที่สามของจรวด Pegasus ในปี 1996) ขยายขอบเขตของการตรวจจับรังสีเอกซ์และให้วงกลมที่คลาดเคลื่อนมากขึ้น - สิ่งที่นักดาราศาสตร์จำเป็นต้องปรับปรุงเวลาตอบสนอง ค้นหา GRB สายัณห์
สองปีและอีกไม่กี่เดือนต่อมา (วันจันทร์ที่ 19 สิงหาคม 2545) HETE-2 เริ่มต้นระฆังและเสียงนกหวีดเนื่องจากแหล่งรังสีแกมมาที่แข็งแกร่งถูกตรวจพบที่ไหนสักแห่งใกล้หัวของกลุ่มดาวราศีมีนกลุ่มปลา เหตุการณ์นั้น (กำหนด GRB 020819) ทำให้ห้องสังเกตการณ์ทางดาราศาสตร์หลายชุดเริ่มจับความถี่วิทยุใกล้อินฟราเรดและโฟตอนแสงที่มองเห็นได้ในความพยายามที่จะกำหนดว่าเหตุการณ์เกิดขึ้นที่ไหนและช่วยให้รู้สึกถึงปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้น
ตามรายงานของหนังสือพิมพ์“ The Radio Afterglow และ Host Galaxy of the Dark GRB 020819” ตีพิมพ์เมื่อวันที่ 2 พฤษภาคม 2548 โดยทีมสืบสวนระหว่างประเทศ (รวมถึง Pall Jakobsson จากสถาบัน Niels Bohr สถาบันโคเปนเฮเกนเดนมาร์กซึ่งพิสูจน์บทความนี้) ภายใน 4 ชั่วโมง การตรวจจับกล้องดูดาว Siding Spring Observatory (SSO) ขนาด 1 เมตรในประเทศออสเตรเลียได้ถูกเปลี่ยนเป็นพื้นที่ที่มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางน้อยกว่า 1 ใน 7 ของพื้นที่ของดวงจันทร์ 13 ชั่วโมงต่อมาเครื่องมือที่สองใหญ่กว่าเล็กน้อย - หน่วย P60 1.5 เมตรที่ภูเขา Palomar - ยังเข้าร่วมการไล่ล่า เครื่องมือทั้งสอง - แม้จะจับแสงที่จาง ๆ เช่นเดียวกับขนาด 22 - จับสิ่งที่ผิดปกติสำหรับพื้นที่ของพื้นที่นั้น อย่างไรก็ตามกาแลคซีกังหันที่มีขนาดใหญ่และมีขนาดถ่ายรูป 19.5 ขนาดที่ตกลงบนใบหน้าของเครื่องมือก็ตกอยู่ในสภาพที่ดี
สิบห้าวันต่อมาเครื่องมือ Keck ESI ขนาด 10 เมตรที่เมืองเมานาเคอาฮาวายถ่ายภาพภูมิภาคเดียวกันด้วยแสงสีน้ำเงินและสีแดงลงไปจนถึงขนาด 26.9 ที่ระดับความลึกเชิงแสงนี้ขนาดที่แตกต่างกันที่ 24“ หยด” (สงสัยว่าเป็นพื้นที่ก่อตัวดาว HII) สามารถมองเห็นได้ 3 อาร์ควินาทีทางเหนือของกาแลคซีกังหัน ความพยายามครั้งสุดท้ายในการตรวจจับสิ่งต่าง ๆ เพิ่มเติมได้ทำขึ้นเมื่อวันที่ 1 มกราคม 2003 - อีกครั้งโดยใช้ Keck 10 เมตร ไม่พบการเปลี่ยนแปลงใด ๆ ในแสงออปติคอลที่เปล่งออกมาจากภูมิภาคของ GRB 020819 ทั้งหมดนี้ยืนยันว่าไม่มีสายท้องฟ้าที่มองเห็นได้พร้อมกับการปะทุรังสีแกมม่าที่ตรวจพบโดย HETE-2 เมื่อ 134 วันก่อน ทีมสืบสวนมี“ รังสีแกมม่ามืดแบบ burster” ต่อมาก็มีงานที่จะหาว่ามันเป็นอะไรหรืออย่างน้อยก็ไม่ ...
ตลอดระยะเวลาของการตรวจสอบด้วยแสงและใกล้อินฟราเรดบริเวณที่เกิดการระเบิดถูกตรวจสอบในความถี่คลื่นวิทยุ การใช้ VLA (Very Large Array - ประกอบด้วย 27 เมตรที่กำหนดค่า Y 27 จานซึ่งตั้งอยู่ห้าสิบไมล์ทางตะวันตกของ Socorro, New Mexico) ทีมประสบความสำเร็จในการจับภาพรังสีที่ลดลงจาก 8.48 Ghz และระบุตำแหน่งของมัน
คลื่นวิทยุตัวแรกจาก GRB 020819 ได้รับการรวบรวม 1.75 วันหลังจากการแจ้งเตือน HETE-2 เมื่อถึงวันที่ 157 ระดับพลังงานคลื่นความถี่วิทยุจะแบนจนถึงระดับที่ไม่สามารถมองเห็นแหล่งกำเนิดได้อย่างมั่นใจ อย่างไรก็ตามในเวลานี้สถานที่ตั้งของมันถูกชี้ไปที่ "blob" สามอาร์ค - วินาทีทางเหนือของแกนกาแลคซีเกลียวที่ไม่เคยมีมาก่อน โชคไม่ดี - เนื่องจากความเบลอของมัน - ระยะห่างจากหยดไม่สามารถระบุได้ด้วยสเปกโตรแกรม - อย่างไรก็ตามพบว่ากาแลคซีอยู่ห่างออกไป 6.2 BLY และสนุกกับ“ ความมั่นใจสูง” ในแง่ของการมีความสัมพันธ์กับแหล่งกำเนิด
จากการตรวจสอบดังกล่าวนักดาราศาสตร์กำลังเรียนรู้มากขึ้นเกี่ยวกับเหตุการณ์ความหายนะในชั้นเรียนซึ่งส่งผลให้เกิดการไหลของโฟตอนขนาดใหญ่ของโฟตอนพลังงานสูงและพลังงานต่ำในขณะที่เกือบจะข้ามความถี่กลางทั้งหมดเช่นรังสีอุลตร้าไวโอเล็ต มีสิ่งใดบ้างที่สามารถอธิบายสิ่งนี้ได้?
จากการเรียนรู้จาก GRB 020819 ทีมสำรวจแบบจำลองลูกไฟสามอันเพื่อดูว่า GRBs มืดอาจเกิดขึ้นได้อย่างไร ของทั้งสาม (การขยายตัวของก๊าซพลังงานสูงเป็นสื่อที่เป็นเนื้อเดียวกันแม้จะขยายตัวเป็นสื่อที่มีการแบ่งชั้นเป็นชั้น ๆ และเจ็ทที่มีการเจาะทะลุผ่านสื่อทั้งสองประเภท) สิ่งที่เหมาะสมที่สุดสำหรับพฤติกรรม GRB 020819 คือการขยายตัวที่สม่ำเสมอ เป็นตัวกลางที่เป็นเนื้อเดียวกันของก๊าซอื่น ๆ (แบบจำลองแรกที่เสนอโดยนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์อาร์ซารีและในปี 1998) อานิสงส์ของรูปแบบการขยายแบบไอโซโทรปิกนี้ (ในคำพูดของทีมสืบสวน) ว่า "จะต้องเรียกใช้การสูญพันธุ์จำนวนเล็กน้อยเท่านั้น" เพื่ออธิบายถึงการขาดแสงที่มองเห็น
นอกเหนือจากการ จำกัด ขอบเขตสถานการณ์ที่เป็นไปได้ที่เกี่ยวข้องกับ GRB ที่มืดแล้วทีมสรุปว่า“ GRB 020819 ระเบิดใกล้เคียงเป็นเพียงหนึ่งในสองของ 14 GRB ที่แปลเป็นภายใน (2 นาทีโดยใช้) HETE-2 ไม่มีรายงาน OA สิ่งนี้ให้การสนับสนุนข้อเสนอเมื่อเร็ว ๆ นี้ว่าเศษส่วนการระเบิดมืดนั้นต่ำกว่าที่เสนอไว้ก่อนหน้านี้อาจจะเล็กเพียง 10%”
เขียนโดย Jeff Barbour
