M15 มีระบบดาวนิวตรอนสองเท่าที่ในที่สุดจะรวมกันอย่างรุนแรง เครดิตภาพ: NOAO คลิกเพื่อขยาย
การปะทุรังสีแกมม่าเป็นการระเบิดที่ทรงพลังที่สุดในเอกภพทำให้เกิดการแผ่รังสีพลังงานสูงจำนวนมาก ต้นกำเนิดของพวกเขาเป็นปริศนามานานหลายทศวรรษ นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าพวกเขาเข้าใจกระบวนการที่ทำให้เกิดการปะทุของรังสีแกมม่า อย่างไรก็ตามการศึกษาใหม่โดย Jonathan Grindlay จากศูนย์ดาราศาสตร์ฟิสิกส์ฮาร์วาร์ด - สมิ ธ โซเนียน (CfA) และเพื่อนร่วมงานของเขา Simon Portegies Zwart (สถาบันดาราศาสตร์, เนเธอร์แลนด์) และ Stephen McMillan (Drexel University) ชี้ให้เห็นแหล่งที่มาก่อนหน้านี้ ray bursts: พบกับดาวภายในกระจุกทรงกลม
“ มากถึงหนึ่งในสามของการปะทุรังสีแกมม่าสั้น ๆ ทั้งหมดที่เราสังเกตเห็นอาจมาจากการรวมดาวนิวตรอนเข้าด้วยกันในกระจุกทรงกลม” กรินด์เลย์กล่าว
การระเบิดของรังสีแกมม่า (GRBs) มาใน“ รสชาติ” ที่แตกต่างกันสองแบบ บางคนถึงหนึ่งนาทีหรือนานกว่านั้น นักดาราศาสตร์เชื่อว่า GRBs ที่ยาวนานนั้นเกิดขึ้นเมื่อดาวมวลสูงระเบิดในไฮเปอร์โนวา ระเบิดอื่น ๆ อยู่ได้เพียงเสี้ยววินาที นักดาราศาสตร์ตั้งทฤษฎีว่า GRBs สั้น ๆ นั้นเกิดจากการชนกันของดาวนิวตรอนสองดวงหรือดาวนิวตรอนและหลุมดำ
ระบบดาวนิวตรอนคู่ส่วนใหญ่เป็นผลมาจากวิวัฒนาการของดาวมวลสูงสองดวงที่โคจรรอบกันและกัน กระบวนการชราตามธรรมชาติจะทำให้ทั้งคู่กลายเป็นดาวนิวตรอน (ถ้าพวกเขาเริ่มต้นด้วยมวลที่กำหนด) ซึ่งจะหมุนวนรวมกันเป็นล้าน ๆ ล้านหรือหลายพันล้านปีจนกระทั่งพวกมันรวมตัวกันและปลดปล่อยการระเบิดของรังสีแกมม่า
การวิจัยของ Grindlay ชี้ไปยังแหล่งอื่นที่อาจเกิดขึ้นของ GRBs สั้น - กระจุกทรงกลม กระจุกดาวทรงกลมประกอบด้วยดาวฤกษ์ที่เก่าแก่ที่สุดบางส่วนในเอกภพที่อัดแน่นในที่แคบ ๆ เพียงไม่กี่ปีแสง พื้นที่แคบ ๆ ดังกล่าวก่อให้เกิดการเผชิญหน้าอย่างใกล้ชิดหลายอย่างซึ่งบางส่วนนำไปสู่การแลกเปลี่ยนดาว หากดาวนิวตรอนที่มีดาวฤกษ์เป็นตัวเอก (เช่นดาวแคระขาวหรือดาวฤกษ์ในแถบลำดับหลัก) แลกเปลี่ยนคู่ของมันกับดาวนิวตรอนดวงอื่นดาวคู่นิวตรอนที่เกิดขึ้นก็จะหมุนวนเป็นเกลียวและชนกันระเบิดในที่สุด
“ เราเห็นระบบสารตั้งต้นเหล่านี้ซึ่งบรรจุดาวนิวตรอนหนึ่งดวงในรูปของพัลซาร์หนึ่งมิลลิวินาทีทั่วพื้นที่ในกระจุกทรงกลม” Grindlay กล่าว “ ยิ่งกว่านั้นกระจุกดาวทรงกลมนั้นแน่นขนัดจนคุณมีปฏิสัมพันธ์มากมาย เป็นวิธีธรรมชาติในการสร้างระบบดาวนิวตรอนคู่
นักดาราศาสตร์ทำการจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ประมาณ 3 ล้านเครื่องเพื่อคำนวณความถี่ที่ระบบดาวนิวตรอนสองดวงสามารถก่อตัวขึ้นในกระจุกทรงกลม เมื่อทราบจำนวนที่เกิดขึ้นในประวัติศาสตร์ของกาแลคซีและประมาณว่าต้องใช้เวลานานเท่าใดในการรวมระบบพวกเขาจึงกำหนดความถี่ของการระเบิดของรังสีแกมม่าสั้น ๆ ที่คาดจากไบนารีกระจุกดาวทรงกลม พวกเขาประมาณว่าระหว่าง 10 ถึง 30 เปอร์เซ็นต์ของการปะทุรังสีแกมม่าสั้น ๆ ทั้งหมดที่เราสังเกตเห็นอาจเป็นผลมาจากระบบดังกล่าว
การประมาณนี้คำนึงถึงแนวโน้มที่แปลกประหลาดที่ค้นพบโดยการสำรวจ GRB ล่าสุด การรวมตัวและก่อให้เกิดการระเบิดจากดาวคู่นิวตรอนดาวฤกษ์ซึ่งสร้างจากดาวมวลสูงสองดวงที่ก่อตัวขึ้นและตายด้วยกันประมาณว่าจะเกิดขึ้นบ่อยกว่าการระเบิดจากกระจุกดาวทรงกลม 100 เท่า แต่ GRB สั้น ๆ จำนวนหนึ่งซึ่งตั้งอยู่อย่างแม่นยำมักมาจากกาแลคซีรัศมีและดาวอายุมากตามที่คาดไว้สำหรับกระจุกดาวทรงกลม
“ มีปัญหาการทำบัญชีใหญ่ที่นี่” Grindlay กล่าว
เพื่ออธิบายความคลาดเคลื่อน Grindlay แนะนำว่าการระเบิดจากดิสก์คู่มีแนวโน้มที่จะมองเห็นได้ยากเพราะพวกมันมีแนวโน้มที่จะเปล่งรังสีออกมาในบริเวณที่มองเห็นได้จากทิศทางที่แคบลง “ ยิ้มแย้มแจ่มใส” แคบลงอาจเป็นผลมาจากการชนของดาวฤกษ์ที่มีการหมุนของสปินสอดคล้องกับวงโคจรของพวกมันตามที่คาดไว้สำหรับไบนารีที่อยู่ด้วยกันตั้งแต่เกิด ดาวที่เข้าร่วมใหม่ซึ่งมีทิศทางการสุ่มของพวกเขาอาจปล่อยแสงออกมากว้างกว่าเมื่อรวมเข้าด้วยกัน
“ GRB ที่สั้นกว่าอาจมาจากระบบดิสก์เราไม่เห็นพวกเขาทั้งหมด” Grindlay อธิบาย
เมื่อไม่นานมานี้ GRBs สั้นเพียงครึ่งโหลนั้นถูกค้นพบโดยดาวเทียมแกมมาเรย์อย่างแม่นยำทำให้การศึกษาอย่างละเอียดยาก เมื่อมีการรวบรวมตัวอย่างมากขึ้นแหล่งที่มาของ GRB สั้น ๆ ควรเป็นที่เข้าใจมากขึ้น
บทความที่ประกาศการค้นพบนี้ตีพิมพ์ในวารสาร Nature Physics ฉบับวันที่ 29 มกราคม สามารถดูออนไลน์ได้ที่ http://www.nature.com/nphys/index.html และในแบบฟอร์มการพิมพ์ล่วงหน้าที่ http://arxiv.org/abs/astro-ph/0512654
ศูนย์ดาราศาสตร์ฟิสิกส์ฮาร์วาร์ด - สมิ ธ โซเนียน (CfA) ซึ่งมีสำนักงานใหญ่อยู่ที่เคมบริดจ์เป็นความร่วมมือระหว่างหอสังเกตการณ์ดาราศาสตร์สมิ ธ โซเนียนและหอดูดาววิทยาลัยฮาร์วาร์ด นักวิทยาศาสตร์ของ CfA แบ่งออกเป็นหกแผนกวิจัยศึกษาที่มาวิวัฒนาการและชะตากรรมสุดท้ายของจักรวาล
แหล่งต้นฉบับ: CfA News Release
