เครดิตรูปภาพ: ESO
เมื่อวันที่ 29 มีนาคม 2546 High Energy Transient Explorer ของ NASA ตรวจพบรังสีแกมม่าที่สว่างจ้าและหลังจากกล้องโทรทรรศน์จากทั่วโลกมุ่งเน้นไปที่วัตถุ ปัจจุบันเรียกว่า GRB 030329 และวัดว่าอยู่ห่างออกไป 2.6 พันล้านปีแสง นักดาราศาสตร์ตระหนักว่ามันสอดคล้องกับสเปกตรัมของไฮเปอร์โนวา - การระเบิดของดาวฤกษ์ที่มีขนาดใหญ่มากอย่างน้อยใหญ่กว่าดวงอาทิตย์ของเราเองอย่างน้อย 25 เท่า นักดาราศาสตร์มีหลักฐานที่น่าสนใจว่ามีการเชื่อมต่อระหว่างการปะทุรังสีแกมม่ากับการระเบิดของดาวขนาดใหญ่
มีการตรวจพบรังสีแกมมาที่สว่างมากเมื่อวันที่ 29 มีนาคม 2546 โดยนักสำรวจพลังงานสูงของนาซ่า (HETE-II) ในพื้นที่ท้องฟ้าภายในกลุ่มดาวสิงห์
ภายใน 90 นาทีแหล่งกำเนิดแสงใหม่ที่สว่างมาก (“ แสง afterglow”) ถูกตรวจพบในทิศทางเดียวกันโดยใช้กล้องโทรทรรศน์ขนาด 40 นิ้วที่ Siding Spring Observatory (ออสเตรเลีย) และในญี่ปุ่น การปะทุรังสีแกมม่าถูกกำหนดให้เป็น GRB 030329 ตามวันที่
และภายใน 24 ชั่วโมงสเปกตรัมแรกที่มีรายละเอียดสูงมากของวัตถุใหม่นี้ได้มาจากการกระจายสเปกตรัมสูงของ UVES บนกล้องโทรทรรศน์ 8.2-m VLT KUEYEN ที่หอดูดาว ESO Paranal (ชิลี) อนุญาตให้กำหนดระยะทางได้ประมาณ 2,650 ล้านปีแสง (redshift 0.1685)
การสำรวจอย่างต่อเนื่องด้วยเครื่องมือหลายโหมด FORS1 และ FORS2 บน VLT ในช่วงเดือนต่อมาอนุญาตให้ทีมนักดาราศาสตร์นานาชาติ [1] บันทึกรายละเอียดอย่างไม่เคยปรากฏมาก่อนเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงของสเปกตรัมแสงหลังจากการระเบิดของรังสีแกมมานี้ รายงานโดยละเอียดของพวกเขาจะปรากฏในวารสารวิจัยเรื่อง "ธรรมชาติ" เมื่อวันที่ 19 มิถุนายน
สเปกตรัมแสดงการเกิดขึ้นอย่างค่อยเป็นค่อยไปและชัดเจนของสเปกตรัมซูเปอร์โนวาของคลาสที่มีพลังมากที่สุดที่รู้จักกันคือ "ไฮเปอร์โนวา" นี่เกิดจากการระเบิดของดาวฤกษ์ที่หนักมาก - น่าจะหนักกว่าดวงอาทิตย์มากกว่า 25 เท่า ความเร็วการขยายตัวที่วัดได้ (เกิน 30,000 กม. / วินาที) และพลังงานทั้งหมดที่ปล่อยออกมานั้นสูงเป็นพิเศษแม้ในระดับไฮเปอร์โนวาที่ได้รับการเลือกตั้ง
จากการเปรียบเทียบกับไฮเปอร์โนวาใกล้เคียงมากขึ้นนักดาราศาสตร์สามารถแก้ไขได้อย่างแม่นยำในช่วงเวลาของการระเบิดของดาวฤกษ์ มันจะอยู่ภายในช่วงเวลาบวก / ลบสองวันของการปะทุรังสีแกมม่า ข้อสรุปที่ไม่เหมือนใครนี้ให้หลักฐานที่น่าสนใจว่าทั้งสองเหตุการณ์เชื่อมโยงโดยตรง
การสังเกตเหล่านี้จึงบ่งบอกถึงกระบวนการทางกายภาพทั่วไปที่อยู่เบื้องหลังการระเบิดไฮเปอร์โนวาและการปล่อยรังสีแกมมา - รังสีที่เกี่ยวข้อง ทีมสรุปว่ามันน่าจะเกิดจากการยุบตัวแบบเกือบทันทีและไม่สมมาตรของพื้นที่ชั้นในของดาวฤกษ์ที่พัฒนาแล้วสูง (รู้จักกันในชื่อ“ แบบจำลอง collapsar”)
การปะทุของรังสีแกมม่าในวันที่ 29 มีนาคมจะผ่านเข้าสู่บันทึกทางดาราศาสตร์ในฐานะ“ เหตุการณ์ที่กำหนดชนิด” ที่หายากซึ่งแสดงหลักฐานสรุปว่ามีการเชื่อมโยงโดยตรงระหว่างการระเบิดของรังสีแกมม่าทางดาราศาสตร์และการระเบิดของดาวมวลสูงมาก
Gamma-Ray Bursts คืออะไร
หนึ่งในสาขาวิชาดาราศาสตร์ฟิสิกส์ที่มีการใช้งานมากที่สุดในปัจจุบันคือการศึกษาเหตุการณ์ที่น่าทึ่งที่เรียกว่า "แกมม่า - ระเบิด (GRBs)" พวกมันถูกตรวจพบครั้งแรกในช่วงปลายปี 1960 โดยเครื่องมือที่ไวต่อการใช้งานบนดาวเทียมที่กำลังโคจรอยู่ในกองทัพซึ่งเปิดตัวสำหรับการเฝ้าระวังและตรวจจับการทดสอบนิวเคลียร์ กำเนิดขึ้นมาไม่ใช่บนโลก แต่อยู่ไกลในอวกาศแสงแฟลชแกมม่าสั้น ๆ เหล่านี้มีพลังยาวนานจากน้อยกว่าหนึ่งวินาทีถึงหลายนาที
แม้จะมีความพยายามในการสังเกตการณ์ที่สำคัญมันเป็นเพียงภายในหกปีที่ผ่านมาว่ามันเป็นไปได้ที่จะระบุด้วยความแม่นยำบางเว็บไซต์ของเหตุการณ์เหล่านี้บางอย่าง ด้วยความช่วยเหลืออันล้ำค่าของการตรวจสอบตำแหน่งที่แม่นยำของการแผ่รังสีเอกซ์ที่เกี่ยวข้องโดยหอสังเกตการณ์ดาวเทียมเอ็กซ์เรย์ต่างๆตั้งแต่ต้นปี 1997 นักดาราศาสตร์ได้ระบุแหล่งกำเนิดแสงออปติคอลอายุห้าสิบปีที่เกี่ยวข้องกับ GRBs )
GRBs ส่วนใหญ่พบว่าอยู่ในระยะทางที่ใหญ่มาก ("จักรวาล") นี่ก็หมายความว่าพลังงานที่ปล่อยออกมาในไม่กี่วินาทีในระหว่างเหตุการณ์ดังกล่าวมีขนาดใหญ่กว่าดวงอาทิตย์ในช่วงชีวิตทั้งหมดมากกว่า 10,000 ล้านปี GRBs เป็นกิจกรรมที่ทรงพลังที่สุดนับตั้งแต่บิ๊กแบงรู้จักกันในจักรวาล cf ESO PR 08/99 และ ESO PR 20/00
ในช่วงหลายปีที่ผ่านมามีหลักฐานยืนยันว่า GRBs ส่งสัญญาณการล่มสลายของดาวมวลสูง สิ่งนี้มีพื้นฐานมาจากความสัมพันธ์ที่น่าจะเป็นของการปะทุรังสีแกมม่าผิดปกติครั้งหนึ่งกับซูเปอร์โนวา (“ SN 1998bw” ซึ่งค้นพบด้วยกล้องโทรทรรศน์ ESO เทียบกับ ESO PR 15/98) เบาะแสอื่น ๆ ได้โผล่ขึ้นมาตั้งแต่รวมถึงความสัมพันธ์ของ GRBs กับภูมิภาคของการก่อตัวดาวฤกษ์ขนาดใหญ่ในกาแลคซีไกลโพ้นหลักฐานยั่วเย้าของ“ โค้ง” แสงซูเปอร์โนวาเหมือนยั่วเย้าในแสง afterglows ของระเบิดก่อนหน้านี้บางส่วนและลายเซ็นสเปกตรัมจากองค์ประกอบสังเคราะห์ใหม่ , สังเกตโดย X-ray Observatory
การสังเกต VLT ของ GRB 030329
ในวันที่ 29 มีนาคม 2546 (เวลา 11: 37: 14.67 ชั่วโมง UT) ของ NASA High Energy Transient Explorer (HETE-II) ตรวจพบการระเบิดของรังสีแกมม่าที่สว่างมาก จากการระบุ "แสงระเรื่อระเรื่อ" โดยกล้องโทรทรรศน์ 40 นิ้วที่ Siding Spring Observatory (ออสเตรเลีย) redshift of burst [3] ถูกกำหนดให้เป็น 0.1685 โดยวิธีการของสเปกตรัมการกระจายตัวสูงที่ได้รับด้วย UVES spectrograph ที่ กล้องโทรทรรศน์ VLT KUEYEN 8.2 ม. ที่หอดูดาว ESO Paranal (ชิลี)
ระยะทางที่สอดคล้องกันประมาณ 2,650 ล้านปีแสง นี่คือ GRB ปกติที่ใกล้ที่สุดที่เคยตรวจพบดังนั้นจึงให้โอกาสที่รอคอยมานานในการทดสอบสมมติฐานและแบบจำลองมากมายที่เสนอมาตั้งแต่การค้นพบ GRB แรกในช่วงปลายปี 1960
ด้วยเป้าหมายที่เฉพาะเจาะจงนี้ทีมนักดาราศาสตร์ ESO ที่เป็นผู้นำ [1] จึงหันไปใช้เครื่องมือทรงพลังอีกสองตัวที่ ESO Very Large Telescope (VLT), กล้อง FORS1 และ FORS2 ในช่วงเวลาหนึ่งเดือนจนถึงวันที่ 1 พฤษภาคม 2546 สเปกตรัมของวัตถุที่ซีดจางได้รับในอัตราปกติทำให้ได้ชุดข้อมูลสังเกตที่เป็นเอกลักษณ์ซึ่งบันทึกการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพในวัตถุระยะไกลในรายละเอียดที่ไม่มีใครเทียบ
การเชื่อมต่อไฮเปอร์โนวา
จากการศึกษาสเปคตรัมอย่างระมัดระวังนักดาราศาสตร์กำลังนำเสนอการตีความ GRB 030329 ของพวกเขาในงานวิจัยที่ปรากฏในวารสารนานาชาติ“ ธรรมชาติ” ในวันพฤหัสบดีที่ 19 มิถุนายนภายใต้ชื่อธรรมดา“ ซุปเปอร์โนวาที่มีพลังมากที่เกี่ยวข้องกับ การปะทุของรังสีแกมม่าเมื่อวันที่ 29 มีนาคม 2546” มีผู้เขียนไม่น้อยกว่า 27 คนจากสถาบันวิจัย 17 แห่งซึ่งนำโดยนักดาราศาสตร์ชาวเดนมาร์ก Jens Hjorth สรุปได้ว่าขณะนี้มีหลักฐานที่ปฏิเสธไม่ได้ของการเชื่อมต่อโดยตรงระหว่าง GRB และการระเบิด ดาวมวลสูงที่มีวิวัฒนาการสูง
สิ่งนี้อยู่บนพื้นฐานของ“ การเกิดขึ้น” อย่างค่อยเป็นค่อยไปด้วยช่วงเวลาของสเปกตรัมประเภทซูเปอร์โนวาเผยให้เห็นการระเบิดอย่างรุนแรงของดาวฤกษ์ ด้วยความเร็วที่เกินกว่า 30,000 กม. / วินาที (เช่นความเร็วมากกว่า 10% ของแสง) วัสดุที่ถูกปล่อยจะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงสุดเป็นประวัติการณ์แสดงถึงพลังมหาศาลของการระเบิด
ไฮเปอร์โนวาเป็นเหตุการณ์ที่หายากและอาจเกิดจากการระเบิดของดาวประเภท "Wolf-Rayet" ที่เรียกว่า [4] ดาวฤกษ์ WR เหล่านี้ถูกสร้างขึ้นโดยมีมวลมากกว่า 25 เท่าของมวลดวงอาทิตย์และประกอบด้วยไฮโดรเจนเป็นส่วนใหญ่ ตอนนี้ใน WR-phase ของพวกเขาเมื่อแยกตัวออกจากชั้นนอกของพวกมันพวกมันประกอบด้วยธาตุฮีเลียมออกซิเจนและองค์ประกอบที่หนักกว่าซึ่งเกิดจากการเผาไหม้ของนิวเคลียร์อย่างรุนแรงในช่วงก่อนหน้านี้ของชีวิตอันแสนสั้น
“ เรารอคอยสิ่งนี้มานานนานแล้ว” เจนส์ฮยอร์ ธ กล่าว“ GRB นี้ให้ข้อมูลที่ขาดหายไปแก่เรา จากสเป็คตร้าที่มีรายละเอียดมากตอนนี้เราสามารถยืนยันได้ว่าการระเบิดครั้งนี้และการระเบิดรังสีแกมม่าแบบยาวอื่น ๆ อาจเกิดขึ้นจากการยุบตัวของแกนมวลดาวฤกษ์ขนาดใหญ่ ทฤษฎีชั้นนำอื่น ๆ ส่วนใหญ่ไม่น่าจะเป็นไปได้”
“ เหตุการณ์กำหนดประเภท”
เพื่อนร่วมงานของเขา ESO- นักดาราศาสตร์ Palle M? ller มีเนื้อหาเท่ากัน:“ สิ่งแรกที่เรามีจริงๆคือความจริงที่ว่าเราตรวจพบลายเซ็นของซูเปอร์โนวาอย่างชัดเจนในช่วงแรกของ FORS-สเปกตรัมที่ใช้เพียงสี่วันหลังจาก GRB เราไม่ได้คาดหวังเลย เมื่อเราได้รับข้อมูลมากขึ้นเราก็ตระหนักว่าวิวัฒนาการทางสเปกตรัมนั้นเกือบจะเหมือนกับ hypernova ที่เห็นในปี 1998 ความคล้ายคลึงกันของทั้งสองนั้นทำให้เราสามารถกำหนดเวลาที่แม่นยำมากสำหรับเหตุการณ์ซูเปอร์โนวาในปัจจุบัน”
นักดาราศาสตร์ระบุว่าการระเบิดไฮเปอร์โนวา (กำหนด SN 2003dh [2]) ได้บันทึกไว้ใน VLT spectra และเหตุการณ์ GRB ที่สังเกตโดย HETE-II จะต้องเกิดขึ้นในเวลาเดียวกัน ขึ้นอยู่กับการปรับแต่งเพิ่มเติมมีความแตกต่างมากที่สุด 2 วันและดังนั้นจึงไม่มีข้อสงสัยใด ๆ ว่าทั้งสองมีการเชื่อมต่อสาเหตุ
“ ซูเปอร์โนวา 1998bw ปลุกความอยากอาหารของเรา แต่ใช้เวลาอีก 5 ปีก่อนที่เราจะพูดได้อย่างมั่นใจเราพบปืนสูบบุหรี่ที่ตอกย้ำความสัมพันธ์ระหว่าง GRBs และ SNe” Chryssa Kouveliotou จาก NASA กล่าว “ GRB 030329 อาจกลายเป็น 'ลิงก์ที่ขาดหาย' สำหรับ GRB ได้เช่นกัน”
กล่าวโดยสรุป GRB 030329 เป็นเหตุการณ์“ การกำหนดประเภท” ที่หายากซึ่งจะถูกบันทึกเป็นแหล่งต้นน้ำในดาราศาสตร์ฟิสิกส์พลังงานสูง
เกิดอะไรขึ้นในวันที่ 29 มีนาคม (หรือ 2,650 ล้านปีก่อน)?
นี่คือเรื่องราวที่สมบูรณ์เกี่ยวกับ GRB 030329 ขณะที่นักดาราศาสตร์อ่านแล้ว
เมื่อหลายพันปีก่อนที่จะมีการระเบิดครั้งนี้เป็นดาวมวลสูงมากที่หมดเชื้อเพลิงไฮโดรเจนปล่อยให้เปลือกนอกส่วนใหญ่หลุดออกไปกลายเป็นดาว Wolf-Rayet สีน้ำเงิน [3] ส่วนที่เหลือของดาวฤกษ์มีมวลสุริยะประมาณ 10 เท่าของฮีเลียมออกซิเจนและองค์ประกอบที่หนักกว่า
ในช่วงหลายปีก่อนเกิดการระเบิดดาวฤกษ์ Wolf-Rayet ก็หมดสิ้นลงอย่างรวดเร็ว ในบางช่วงเวลาทันใดนั้นสิ่งนี้ก็เป็นต้นเหตุให้เกิดการระเบิดของ hypernova / gamma-ray แกนกลางทรุดตัวลงโดยไม่มีส่วนนอกของดาวรู้ หลุมดำก่อตัวขึ้นภายในล้อมรอบด้วยดิสก์ของวัตถุที่เพิ่มขึ้น ภายในไม่กี่วินาทีมีการปล่อยไอพ่นออกจากหลุมดำนั้น
เครื่องบินเจ็ทแล่นผ่านเปลือกนอกของดาวฤกษ์และเมื่อรวมกับลมแรงของสารกัมมันตรังสีนิเกิล -56 ที่เพิ่งสร้างขึ้นใหม่ซึ่งพัดออกจากดิสก์ภายในทำให้ดาวฤกษ์แตกเป็นเสี่ยง ๆ ไฮเปอร์โนวาที่แตกละเอียดนี้จะเปล่งประกายสดใสเนื่องจากการมีอยู่ของนิกเกิล ในขณะเดียวกันเครื่องบินเจ็ทได้ไถเข้าไปในวัสดุใกล้กับดาวฤกษ์และสร้างการปะทุของรังสีแกมม่าซึ่งถูกบันทึกไว้เมื่อ 2,650 ล้านปีต่อมาโดยนักดาราศาสตร์บนโลก กลไกรายละเอียดสำหรับการผลิตรังสีแกมม่ายังคงเป็นเรื่องของการถกเถียง แต่มันก็เชื่อมโยงกับปฏิสัมพันธ์ระหว่างเจ็ทกับสสารที่ถูกขับออกจากดาวฤกษ์ก่อนหน้าหรือการชนภายในภายในเจ็ทเอง
สถานการณ์นี้แสดงถึงรูปแบบ "collapsar" ซึ่งได้รับการแนะนำโดยนักดาราศาสตร์ชาวอเมริกัน Stan Woosley (มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียซานตาครูซ) ในปี 1993 และเป็นสมาชิกของทีมปัจจุบันและอธิบายการสำรวจ GRB 030329 ได้ดีที่สุด
“ นี่ไม่ได้หมายความว่าตอนนี้ความลึกลับของการปะทุรังสีแกมม่าได้รับการแก้ไขแล้ว” Woosley กล่าว “ ตอนนี้เรามั่นใจแล้วว่าการระเบิดที่ยาวนานเกี่ยวข้องกับการยุบตัวของแกนกลางและไฮเปอร์โนวาซึ่งน่าจะสร้างหลุมดำ เราเชื่อมั่นในความคลางแคลงที่สุด เรายังไม่สามารถสรุปผลใด ๆ อย่างไรก็ตามสิ่งที่ทำให้เกิดการปะทุของรังสีแกมม่าสั้นเกิดขึ้นในระยะเวลาสองวินาที”
แหล่งต้นฉบับ: ข่าว ESO
