Εκλάμψεις ακτίνων γ
Οι εκρήξεις ακτίνων γάμμα (GRB) είναι εκλάμψεις ακτίνων γάμμα από εξαιρετικά ενεργητικές εκρήξεις. Έχουν παρατηρηθεί σε μακρινούς γαλαξίες. Είναι τα πιο φωτεινά ηλεκτρομαγνητικά γεγονότα που είναι γνωστό ότι συμβαίνουν στο σύμπαν.
Οι εκρήξεις μπορούν να διαρκέσουν από χιλιοστά του δευτερολέπτου έως αρκετά λεπτά, αν και μια τυπική έκρηξη διαρκεί μερικά δευτερόλεπτα. Η αρχική έκρηξη συνήθως ακολουθείται από μια μεγαλύτερης διάρκειας "μεταλαμπή" που εκπέμπεται σε μεγαλύτερα μήκη κύματος (ακτίνες Χ, υπεριώδες, ορατό φως, υπέρυθρα και ραδιοκύματα).
Οι περισσότερες GRB είναι μια στενή δέσμη έντονης ακτινοβολίας που απελευθερώνεται κατά τη διάρκεια ενός σουπερνόβα, καθώς ένα τεράστιο αστέρι που περιστρέφεται ταχύτατα καταρρέει σχηματίζοντας μια μαύρη τρύπα. Μια υποκατηγορία των GRB (οι "σύντομες" εκλάμψεις) φαίνεται να προέρχονται από μια διαφορετική διαδικασία, ίσως τη συγχώνευση δυαδικών αστέρων νετρονίων.
Οι πηγές των περισσότερων GRB βρίσκονται δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά από τη Γη. Αυτό υποδηλώνει ότι οι εκρήξεις είναι εξαιρετικά ενεργητικές: μια τυπική έκρηξη απελευθερώνει τόση ενέργεια μέσα σε λίγα δευτερόλεπτα όση θα απελευθερώσει ο Ήλιος σε ολόκληρη τη διάρκεια της ζωής του, που διαρκεί 10 δισεκατομμύρια χρόνια. Είναι πολύ σπάνιες (μερικές ανά γαλαξία ανά εκατομμύριο χρόνια).
Όλα τα παρατηρηθέντα GRB προέρχονται από περιοχές εκτός του Γαλαξία μας. Παρόμοια φαινόμενα, οι εκλάμψεις μαλακών επαναληπτών γάμμα, σχετίζονται με μαγνητάρια εντός του Γαλαξία μας. Έχει προταθεί ότι μια έκρηξη ακτίνων γάμμα στον Γαλαξία μας θα μπορούσε να προκαλέσει μαζική εξαφάνιση στη Γη. Καμία τέτοια περίπτωση δεν είναι γνωστή.
Απεικόνιση καλλιτέχνη μιας φωτεινής έκρηξης ακτίνων γάμμα που συμβαίνει σε μια περιοχή σχηματισμού άστρων. Η ενέργεια από την έκρηξη εκτοξεύεται σε δύο στενούς, αντίθετα προσανατολισμένους πίδακες.
Ιστορία
Οι εκρήξεις ακτίνων γάμμα παρατηρήθηκαν για πρώτη φορά στα τέλη της δεκαετίας του 1960 από τους αμερικανικούς δορυφόρους Vela, οι οποίοι κατασκευάστηκαν για να ανιχνεύουν παλμούς ακτινοβολίας γάμμα που εκπέμπονται από πυρηνικά όπλα που δοκιμάστηκαν στο διάστημα.
Στις 2 Ιουλίου 1967, στις 14:19 UTC, οι δορυφόροι Vela 4 και Vela 3 ανίχνευσαν μια λάμψη ακτινοβολίας γάμμα που δεν έμοιαζε με καμία γνωστή υπογραφή πυρηνικών όπλων. Αβέβαιη για το τι είχε συμβεί, αλλά χωρίς να θεωρεί το θέμα ιδιαίτερα επείγον, η ομάδα του Επιστημονικού Εργαστηρίου του Λος Άλαμος αρχειοθέτησε τα δεδομένα προς διερεύνηση.
Αναλύοντας τους διαφορετικούς χρόνους άφιξης των εκλάμψεων, όπως ανιχνεύθηκαν από διαφορετικούς δορυφόρους, η ομάδα μπόρεσε να προσδιορίσει χονδρικές εκτιμήσεις για τις θέσεις των δεκαέξι εκλάμψεων στον ουρανό12-16 και να αποκλείσει οριστικά τη γήινη ή ηλιακή προέλευση. Η ανακάλυψη δημοσιεύθηκε το 1973.
Θέσεις στον ουρανό όλων των εκλάμψεων ακτίνων γάμμα που ανιχνεύθηκαν κατά τη διάρκεια της αποστολής BATSE. Η κατανομή είναι τυχαία, χωρίς συγκέντρωση προς το επίπεδο του Γαλαξία μας, το οποίο διατρέχει οριζόντια το κέντρο της εικόνας.
Μακριές εκρήξεις ακτίνων γάμμα
Τα περισσότερα παρατηρούμενα γεγονότα διαρκούν περισσότερο από δύο δευτερόλεπτα και ταξινομούνται ως μακρές εκρήξεις ακτίνων γάμμα. Έχουν μελετηθεί με πολύ μεγαλύτερη λεπτομέρεια από τις αντίστοιχες σύντομες. Σχεδόν κάθε καλά μελετημένη μακρά έκρηξη ακτίνων γάμμα έχει συσχετιστεί με έναν γαλαξία που σχηματίζει γρήγορα αστέρια και σε πολλές περιπτώσεις και με έναν υπερκαινοφανή που καταρρέει στον πυρήνα. Αυτό συνδέει τις μακρές GRBs με τους θανάτους μαζικών αστέρων. Οι παρατηρήσεις μακράς μεταλαμπής GRB σε υψηλή ερυθρομετατόπιση (μεγάλες αποστάσεις) υποδηλώνουν επίσης ότι οι GRB προέρχονται από αστροπαραγωγικές περιοχές. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η παρατήρηση μακρινών γαλαξιών σημαίνει ότι κοιτάζουμε πίσω στο χρόνο σε γαλαξίες σε ένα προγενέστερο στάδιο.
Ενεργειακή
Οι εκρήξεις ακτίνων γάμμα θεωρούνται εξαιρετικά εστιασμένες εκρήξεις, με το μεγαλύτερο μέρος της ενέργειας της έκρηξης σε ένα στενό σχετικιστικό πίδακα που ταξιδεύει με ταχύτητες άνω του 99,995% της ταχύτητας του φωτός.
Το κατά προσέγγιση γωνιακό πλάτος του πίδακα (δηλαδή ο βαθμός διακτίνισης) μπορεί να εκτιμηθεί άμεσα παρατηρώντας "διαλείμματα πίδακα" στις καμπύλες φωτός μετά το φώς: μια χρονική στιγμή μετά την οποία το αργά φθίνον μετά το φώς αρχίζει να εξασθενεί ξαφνικά, καθώς ο πίδακας επιβραδύνει και δεν μπορεί πλέον να διακτινίζει την ακτινοβολία του τόσο αποτελεσματικά. Οι παρατηρήσεις υποδηλώνουν σημαντική διακύμανση της γωνίας του πίδακα από 2 έως 20 μοίρες.
Επειδή η ενέργειά τους είναι έντονα διακτινισμένη (πολύ στενή), οι ακτίνες γάμμα που εκπέμπονται από τις περισσότερες εκρήξεις διαφεύγουν της Γης και δεν ανιχνεύονται ποτέ. Όταν μια έκρηξη ακτίνων γάμμα είναι στραμμένη προς τη Γη, η εστίαση της ενέργειάς της κατά μήκος μιας σχετικά στενής δέσμης προκαλεί την εμφάνιση της έκρηξης πολύ πιο φωτεινή από ό,τι θα ήταν αν η ενέργειά της εκπέμπονταν σφαιρικά. Όταν λαμβάνεται υπόψη αυτό το φαινόμενο, οι τυπικές εκρήξεις ακτίνων γάμμα παρατηρείται ότι έχουν πραγματική απελευθέρωση ενέργειας περίπου 1044 J, ή περίπου 1/2000 του ισοδύναμου ενέργειας μιας ηλιακής μάζας.
Αυτή η ενέργεια είναι συγκρίσιμη με την ενέργεια που απελευθερώνεται σε ένα λαμπρό σουπερνόβα τύπου Ib/c (που μερικές φορές αποκαλείται "υπερνόβα"). Πολύ φωτεινοί υπερκαινοφανείς έχουν παρατηρηθεί στη θέση μερικών από τις πλησιέστερες GRB.
Ερωτήσεις και απαντήσεις
Q: Τι είναι οι εκρήξεις ακτίνων γάμμα;
Α: Οι εκρήξεις ακτίνων γάμμα (GRB) είναι λάμψεις ακτίνων γάμμα από εξαιρετικά ενεργητικές εκρήξεις.
Ερ: Πόσο διαρκούν συνήθως οι GRBs;
Α: Οι GRB μπορούν να διαρκέσουν από χιλιοστά του δευτερολέπτου έως αρκετά λεπτά, αν και μια τυπική έκρηξη διαρκεί μερικά δευτερόλεπτα.
Ε: Ποια είναι η πηγή των περισσότερων GRB;
Α: Οι περισσότερες GRB είναι μια στενή δέσμη έντονης ακτινοβολίας που απελευθερώνεται κατά τη διάρκεια ενός σουπερνόβα, καθώς ένα τεράστιο ταχέως περιστρεφόμενο άστρο καταρρέει σχηματίζοντας μια μαύρη τρύπα.
Ερ: Από πού προέρχονται οι περισσότερες παρατηρούμενες GRB;
Α: Όλες οι παρατηρούμενες GRB προέρχονται από περιοχές εκτός του Γαλαξία μας.
Ερ: Πόση ενέργεια απελευθερώνει μια μέση έκρηξη;
Α: Μια τυπική έκρηξη απελευθερώνει τόση ενέργεια σε λίγα δευτερόλεπτα όση θα απελευθερώσει ο Ήλιος σε ολόκληρη τη διάρκεια της ζωής του, που διαρκεί 10 δισεκατομμύρια χρόνια.
Ε: Πόσο σπάνια είναι τα γεγονότα GRB;
Α: Είναι πολύ σπάνια (μερικά ανά γαλαξία ανά εκατομμύριο χρόνια).
Ερ: Θα μπορούσε να υπάρχει κάποιος κίνδυνος από τις εκρήξεις ακτίνων γάμμα μέσα στον δικό μας γαλαξία;
Α: Έχει προταθεί ότι μια έκρηξη ακτίνων γάμμα στον Γαλαξία μας θα μπορούσε να προκαλέσει μαζική εξαφάνιση στη Γη, αλλά δεν είναι γνωστή καμία τέτοια περίπτωση.
