Rozbłysk gamma
Pęknięcia promieniowania gamma (GRBs) to błyski promieni gamma pochodzące z niezwykle energicznych eksplozji. Były one widziane w odległych galaktykach. Są to najbardziej świecące zdarzenia elektromagnetyczne, o których wiadomo, że występują we wszechświecie.
Wybuchy mogą trwać od milisekund do kilku minut, choć typowy wybuch trwa kilka sekund. Po początkowym pęknięciu następuje zazwyczaj dłuższy czas życia "pośladków" emitowanych na dłuższych falach (promieniowanie rentgenowskie, ultrafioletowe, światło widzialne, podczerwień i fale radiowe).
Większość GRB-ów to wąska wiązka intensywnego promieniowania uwalniana podczas supernowej, gdy ogromna szybko wirująca gwiazda zapada się, tworząc czarną dziurę. Podklasa GRB-ów ("krótkie" wybuchy) wydaje się pochodzić z innego procesu, być może z połączenia gwiazd neutronów dwurzędowych.
Źródła większości GRB-ów są oddalone od Ziemi o miliardy lat świetlnych. Sugeruje to, że eksplozje są niezwykle energiczne: typowy wybuch uwalnia tyle energii w ciągu kilku sekund, ile Słońce w ciągu całego 10 miliardów lat życia. Są one bardzo rzadkie (kilka na galaktykę na milion lat).
Wszystkie zaobserwowane GRB-y pochodzą spoza galaktyki DrogiMlecznej. Podobne zjawiska, miękkie flary wzmacniaczy gamma, związane są z magnesami w obrębie Drogi Mlecznej. Sugerowano, że wybuch promieniowania gamma w Drodze Mlecznej może spowodować masowe wyginięcie na Ziemi. Nie jest znany żaden taki przypadek.
Ilustracja artystyczna jasnego wybuchu promieniowania gamma występującego w rejonie tworzącym gwiazdy. Energia z eksplozji jest przekazywana do dwóch wąskich, skierowanych przeciwstawnie do siebie dysz.
Historia
Wybuchy promieniowania gamma zostały po raz pierwszy zaobserwowane pod koniec lat 60-tych przez amerykańskie satelity Vela, które zostały zbudowane w celu wykrywania impulsów promieniowania gamma emitowanych przez broń jądrową testowaną w przestrzeni kosmicznej.
2 lipca 1967 roku, o godzinie 14:19 UTC, satelity Vela 4 i Vela 3 wykryły błysk promieniowania gamma niepodobny do żadnego znanego sygnatury broni jądrowej. Nie mając pewności, co się stało, ale nie uważając sprawy za szczególnie pilną, zespół z Laboratorium Naukowego Los Alamos przekazał dane do zbadania.
Analizując różne czasy przybycia wybuchów wykrytych przez różne satelity, zespół był w stanie określić przybliżone szacunki dla pozycji nieba szesnastu wybuchów12-16 i definitywnie wykluczyć pochodzenie lądowe lub słoneczne. Odkrycie to zostało opublikowane w 1973 roku.
Pozycje na niebie wszystkich wybuchów promieniowania gamma wykrytych podczas misji BATSE. Rozkład jest losowy, bez koncentracji w kierunku płaszczyzny Drogi Mlecznej, która przebiega poziomo przez środek obrazu.
Długie wybuchy promieniowania gamma
Większość obserwowanych zdarzeń trwa dłużej niż dwie sekundy i są klasyfikowane jako długie wybuchy promieniowania gamma. Zostały one zbadane znacznie bardziej szczegółowo niż ich krótkie odpowiedniki. Prawie każdy dobrze zbadany wybuch promieniowania gamma związany jest z galaktyką szybko tworzącą gwiazdy, a w wielu przypadkach także z supernową z zapaścią rdzenia. Łączy to długie GRB-y ze śmiercią masywnych gwiazd. Długie obserwacje długich GRB przy dużym przesunięciu ku czerwieni (duże odległości) sugerują, że GRB wywodzą się również z regionów tworzących gwiazdy. Dzieje się tak dlatego, że obserwowanie odległych galaktyk ma na celu spojrzenie w czasie na galaktyki we wcześniejszym stadium.
Energetyka
Uważa się, że wybuchy promieniowania gamma to eksplozje z dużą ostrością, przy czym większość energii wybuchu znajduje się w wąskim relatywistycznym strumieniu poruszającym się z prędkością ponad 99,995% prędkości światła.
Przybliżoną szerokość kątową strumienia (czyli stopień promieniowania) można oszacować bezpośrednio obserwując "załamania strumienia" w krzywach poświaty: czas, po którym powoli gasnące poświaty zaczynają nagle zanikać, ponieważ strumień zwalnia i nie może już tak skutecznie emitować swojego promieniowania. Obserwacje sugerują znaczne różnice w kącie padania strumienia od 2 do 20 stopni.
Ponieważ ich energia jest silnie rozproszona (bardzo wąska), promienie gamma emitowane przez większość wybuchów omijają Ziemię i nigdy nie są wykrywane. Kiedy wybuch promieniowania gamma jest skierowany w kierunku Ziemi, skupienie jego energii wzdłuż stosunkowo wąskiej wiązki powoduje, że wybuch ten wydaje się znacznie jaśniejszy niż gdyby jego energia była emitowana sferycznie. Kiedy weźmie się pod uwagę ten efekt, typowe wybuchy promieniowania gamma są obserwowane, aby mieć rzeczywistą emisję energii w wysokości około 1044 J, lub około 1/2000 ekwiwalentu masy energii słonecznej.
Jest to porównywalne do energii uwalnianej w jasnej supernowej typu Ib/c (czasami nazywanej "hypernova"). Bardzo jasne supernowe zostały zaobserwowane na pozycji niektórych z najbliższych GRB-ów.
Pytania i odpowiedzi
P: Co to są wybuchy promieniowania gamma?
O: Wybuchy promieniowania gamma (GRB) to błyski promieniowania gamma pochodzące z niezwykle energetycznych eksplozji.
P: Jak długo zazwyczaj trwają GRB?
O: GRB mogą trwać od milisekund do kilku minut, ale typowy wybuch trwa kilka sekund.
P: Co jest źródłem większości GRB?
O: Większość GRB to wąska wiązka intensywnego promieniowania uwalniana podczas supernowej, gdy ogromna, szybko wirująca gwiazda zapada się, tworząc czarną dziurę.
P: Skąd pochodzi większość obserwowanych GRB?
O: Wszystkie obserwowane GRB pochodzą spoza galaktyki Drogi Mlecznej.
P: Ile energii uwalnia przeciętny wybuch?
O: Typowy wybuch wyzwala w ciągu kilku sekund tyle energii, ile Słońce w ciągu całego swojego 10-miliardowego życia.
P: Jak rzadkie są zjawiska GRB?
O: Są bardzo rzadkie (kilka na galaktykę na milion lat).
P: Czy wybuchy promieniowania gamma mogą stanowić jakieś zagrożenie w naszej własnej galaktyce?
O: Sugerowano, że wybuch promieniowania gamma w Drodze Mlecznej mógłby spowodować masowe wymieranie na Ziemi, ale nie jest znany taki przypadek.
