eso1418is — Fréttatilkynning

Risasprengingar grafnar í ryki

ALMA kannar umhverfið í kringum dimma gammablossa

11. júní 2014

Stjörnufræðingar hafa í fyrsta sinn, með hjálp Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), kortlagt sameindagas og ryk í hýsilvetrarbrautum gammablossa — orkuríkustu sprenginga alheims. Í ljós kom, nokkuð óvænt, að minna var um gas en búist var við en hins vegar mun meira ryk sem veldur því að sumir gammablossar sýnast dimmari. Niðurstöðurnar verða birtar í Nature þann 12. júní 2014 og markar fyrstu mæliniðurstöður ALMA um gammablossa. Rannsóknin sýnir hve vel í stakk búin ALMA er til að hjálpa okkur að skilja betur þessi dularfullu fyrirbæri.

Gammablossar eru öflugar hrinur háorkugeislunar sem berast frá fjarlægum vetrarbrautum — björtustu sprengingar í alheiminum. Blossar sem var í meira en tvær sekúndu eru kallaðir langir gammablossar [1] og tengjast sprengistjörnum, þegar massamestu stjörnur alheims enda ævina.

Dæmigerður blossi gefur frá sér jafn mikla geislun á örfáum sekúndum og sólin sendir frá sér á tíu milljarða ára ævi sinni. Sprengingunum fylgja gjarnan sýnilegar glæður sem taldar eru myndast þegar efni frá sprengingunni rekst á gas í kring.

Sumir gammablossar virðast aftur á móti ekki hafa neinar glæður og eru þess vegna kallaðir dimmir blossar. Ein möguleg skýring er sú að rykský gleypi glæðurnar.

Á undanförnum árum hafa vísindamenn bætt skilning okkar á tilurð gammablossa með því að rannsaka hýsilvetrarbrautir þeirra. Stjörnufræðingar áttu von á að massamiklu stjörnurnar sem mynda gammablossa fyndust í virkum stjörnumyndunarsvæðum í þessum vetrarbrautum, svæðum sem ættu að vera sveipuð miklu magni af sameindagasi — hráefnum stjörnumyndunar. Hins vegar höfðu engin sönnunargögn fundist til að renna stoðum undir þessa kenningu og því var ráðgátan óleyst.

Í fyrsta sinn hefur hópur japanskra stjörnufræðinga undir forystu Bunyo Hatsukade við National Astronomica Observatory of Japan notað ALMA til að mæla útvarpsgeislun frá sameindagasi í hýsilvetrarbrautum tveggja langra gammablossa — GRB 020819B og GRB 051022 — sem eru í um 4,3 milljarða og 6,9 milljarða ljósára fjarlægð. Mælingar á útvarpsgeislun frá hýsilvetrarbrautum gammablossa höfðu ekki skilað neinum árangri fyrr en nú, þökk sé fordæmalausri greinigetu ALMA [2].

„Við höfum verið að leita að sameindagasi í hýsilvetrarbrautum gammablossar í yfir tíu ár með ýmsum sjónaukum víða um heim. Eftir mikla vinnu tókst okkur loks að gera slíkar mælingar með hjálp ALMA. Þessi uppgötvun er afar spennandi,“ sagði Kotaro Kohno, prófessor við Tókýoháskóla og meðlimur í rannsóknarteyminu.

Stjörnufræðingunum tókst líka að mæla dreifingu sameindagassins og ryksins í hýsilvetrarbraut gammablossa með ALMA. Mælingar á GRB 020819B sýndu óvenju rykugt umhverfi í útjöðrum hýsilvetrarbrautarinnar en merki um sameindagas fundust aðeins í kringum kjarnann. Þetta er í fyrsta sinn sem menn hafa mælt slíka efnisdreifingu í hýsilvetrarbrautum gammablossa [3].

„Við bjuggumst ekki við að gammablossar yrðu í svo rykugu umhverfi með jafn lágu hlutfalli sameindagass á móti ryki. Þetta bendir til að gammablossinn hafi orðið í umhverfi sem var harla ólíkt dæmigerðu stjörnumyndunarsvæði,“ sagði Hatsukade. Þetta bendir til að massamiklu stjörnurnar sem sprungu sem gammablossar hafi breytt umhverfinu í stjörnumyndunarsvæðum sínum áður en þær sprungu.

Stjörnufræðingarnir telja möguleg skýring á háu hlutfalli ryks í samanburði við sameindagass á gammablossastöðunum sé fólgin í víxlverkun efnisins við útfjólublátt ljós. Tengin milli atóma sem mynda sameindirnar sundrast auðveldlega í útfjólubláu ljósi, svo sameindagas nær ekki að haldast saman í nágrenni orkuríkrar útfjólublárrar geislunar sem berst frá heitum, massamiklum stjörnum í stjörnumyndunarsvæðum, þar á meðal þeim sem springa að lokum sem gammablossar. Þótt samskonar dreifing sjáist líka í GRB 051022 á enn eftir að staðfesta mælingarnar vegna þess að upplausnin er takmörkum (því hýsilvetrarbraut GRB 051022 er lengra í burtu en hýsilvetrarbraut GRB 020819B). Í öllu falli renna þessar mælingar ALMA stoðum undir þá tilgátu að það sé ryk sem gleypir glæður sumra gammablossa.

„Niðurstöðurnar sem við fengum fóru fram úr væntingum okkar. Við þurfum að gera frekari mælingar á öðrum hýsilvetrarbrautum gammablossa til að sjá hvort þetta séu dæmigerðar umhverfisaðstæður á gammablossastöðum. Við hlökku til að gera frekari rannsóknir með ALMA þegar greinigetan er orðin enn betri,“ sagði Hatsukade.

Skýringar

[1] Langir gammablossar, blossar sem vara lengur en tvær sekúndur, telja um 70% af mældum gammablossum. Á síðastliðnum áratug hefur komið í ljós nýr flokkur gammablossa, stuttir gammablossar, sem vara í innan við tvær sekúndur og myndast líklega við samruna nifteindastjarna en ekki við sprengistjörnur.

[2] Næmni ALMA í þessum mælingum var um fimm sinnum betri en annarra svipaðra sjónauka. Fyrstu mælingar ALMA hófust með hluta raðarinnar árið 2011 (eso1137). Þessar mælingar voru gerðar með aðeins 24-27 loftnetum þar sem aðeins 125 metra skildu á milli þeirra. Fullgerð samanstendur röðin af 66 loftnetum (eso1342) og því lofa niðurstöðurnar afar góðu um það sem koma skal frá ALMA í náinni framtíð, þegar hægt verður að raða loftnetunum upp á mismunandi hátt og hámarksbilið á milli þeirra verður frá 150 metrum upp í 16 kílómetra.

[3] Í miðgeimsefninu í Vetrarbrautinni okkar og nálægum hrinuvetrarbrautum er hlutfall ryks á móti sameindagass um 1% en tíu sinnum hærra á svæðinu í kringum GRB 020819B.

Frekari upplýsingar

Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) er samstarfsverkefni Evrópu, Norður Ameríku og Austur Asíu í samvinnu við Chile. Í Evrópu er verkefnið fjármagnað af ESO, í Norður Ameríku af National Science Foundation (NSF) í samstarfi við National Research Council of Canada (NRC) og National Science Council of Taiwan (NSC) og í Austur Asíu af National Insitutes of Natural Sciences (NINS) í Japan í samstarfi við Academia Sinica (AS) í Taívan. ESO sér um smíði og rekstur ALMA fyrir hönd Evrópu en National Radio Astronomy Observatory (NRAO), sem lýtur stjórn Associated Universities, Inc. (AUI), fyrir hönd Norður Ameríku og National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) fyrir hönd austur Asíu. Samþætt stjórnun á smíði, prófun og rekstri ALMA er í umsjá Joint ALMA Observatory (JAO).

Þessi rannsókn var kynnt í Nature (12. júní 2014) í greininni „Two gamma-ray bursts from dusty regions with little molecular gas“ eftir B. Hatsukade o.fl.

Í rannsóknarteyminu eru B. Hatsukade (NOAJ, Tokyo, Japan), K. Ohta (Department of Astronomy, Kyoto University, Kyoto, Japan), A. Endo (Kavli Institute of NanoScience, TU Delft, The Netherlands), K. Nakanishi (NAOJ; JAO, Santiago, Chile; The Graduate University for Advanced Studies (Sokendai), Tokyo, Japan), Y. Tamura (Institute of Astronomy [IoA], University of Tokyo, Japan ), T. Hashimoto (NAOJ) og K. Kohno (IoA; Research Centre for the Early Universe, University of Tokyo, Japan).

ESO er fremsta fjölþjóðlega stjörnustöð Evrópu og lang öflugasta stjörnustöð heims. Hún nýtur stuðnings 15 landa: Austurríkis, Belgíu, Brasilíu, Tékklands, Danmörku, Finnlands, Frakklands, Þýskalands, Ítalíu, Hollands, Portúgals, Spánar, Svíþjóðar, Sviss og Bretlands. ESO heldur úti metnaðarfullum verkefnum sem miða að hönnun, smíði og starfsemi öflugra stjörnustöðva á jörðinni sem gera stjörnufræðingum kleift að gera mikilvægar uppgötvanir. ESO leikur líka lykilhlutverk í að efla og skipuleggja samstarf í stjarnvísindarannsóknum. ESO starfrækir þrjár stjörnuathugunarstöðvar í heimsflokki: La Silla, Paranal og Chajnantor. Á Paranalfjalli starfrækir ESO Very Large Telescope, fullkomnustu stjörnusjónauka heims sem notaðir eru til athugana á sýnilegu ljósi og tvo kortlagningarsjónauka. VISTA er stærsti kortlagningarsjónauki veraldar fyrir innrautt ljós og VLT Survey Telescope er stærsti sjónauki heims sem eingöngu er ætlað að kortleggja himinn í sýnilegu ljósi. ESO er þátttakandi í ALMA, byltingarkenndum útvarpssjónauka og stærsta stjarnvísindaverkefni heims. ESO hyggur einnig á smíði 39 metra risasjónauka, European Extremely Large Telescope eða E-ELT sem verður „stærsta auga jarðar“.

Tenglar

Tengiliðir

Sævar Helgi Bragason
Háskóli Íslands
Reykjavík, Ísland
Farsími: 8961984
Tölvupóstur: eson-iceland@eso.org

Bunyo Hatsukade
National Astronomical Observatory of Japan
Japan
Sími: +81-422-34-3900 (ext. 3173)
Tölvupóstur: bunyo.hatsukade@nao.ac.jp

Masaaki Hiramatsu
National Astronomical Observatory of Japan
Japan
Sími: +81-422-34-3630
Tölvupóstur: hiramatsu.masaaki@nao.ac.jp

Lars Lindberg Christensen
ESO education and Public Outreach Department
Garching bei München, Germany
Sími: +49 89 3200 6761
Farsími: +49 173 3872 621
Tölvupóstur: lars@eso.org

Þetta er þýðing á fréttatilkynningu ESO eso1418.

Um fréttatilkynninguna

Fréttatilkynning nr.:eso1418is
Science data:2014Natur.510..247H

Myndir

Gamma-ray burst buried in dust (artist’s impression)
Gamma-ray burst buried in dust (artist’s impression)
texti aðeins á ensku
Gamma-ray burst buried in dust
Gamma-ray burst buried in dust
texti aðeins á ensku
Gamma-ray burst buried in dust (artist’s impression)
Gamma-ray burst buried in dust (artist’s impression)
texti aðeins á ensku

Myndskeið

Gamma-ray burst buried in dust (artist’s impression)
Gamma-ray burst buried in dust (artist’s impression)
texti aðeins á ensku

Sjá einnig