Εντοπίστηκε τρομερή κοσμική έκρηξη που διήρκεσε 27 μέρες

Ομάδα αστρονόμων εντόπισε μια εντυπωσιακή έκρηξη ακτίνων γάμμα (GRB) η οποία μοιάζει με τον πραγματικό «Hulk» σε σύγκριση με άλλες κοσμικές εκρήξεις του ίδιου τύπου.

Αυτό που κάνει αυτή την έκρηξη ακτίνων γάμμα (GRB) τόσο ξεχωριστή είναι το γεγονός ότι ο κεντρικός μηχανισμός που την τροφοδοτούσε παρέμεινε ενεργός για περίπου 27 ημέρες, εκπέμποντας εκλάμψεις ακτίνων Χ μετά την αρχική έκρηξη. Πρόκειται για 20 ημέρες περισσότερο από την προηγούμενη μεγαλύτερη διάρκεια που είχε καταγραφεί για μια GRB.

Αυτή η έκρηξη που κατέρριψε κάθε προηγούμενο ρεκόρ έλαβε την κωδική ονομασία GRB 220706A και είναι ακόμη πιο συναρπαστική επειδή οι επιστήμονες δεν γνωρίζουν ποιος είναι στην πραγματικότητα ο κεντρικός μηχανισμός που την τροφοδοτεί.

«Με λίγα λόγια, η GRB 220706A είναι μια εξαιρετικά καθυστερημένη έκλαμψη ακτίνων Χ. Οι εκλάμψεις ακτίνων Χ είναι συνηθισμένο φαινόμενο μετά τις GRB, αλλά μέχρι τώρα εμφανίζονταν πάντα μέσα στις πρώτες ημέρες από τον εντοπισμό της έκρηξης» δήλωσε στο Space.com ο Μπέντζαμιν Γκόμπερτζ μέλος της ερευνητικής ομάδας από το Πανεπιστήμιο του Μπέρμιγχαμ στην Αγγλία.

«Το γεγονός ότι παρατηρούμε μια έκλαμψη περίπου 27 ημέρες μετά μας δείχνει ότι βρίσκεται σε εξέλιξη κάποια ενεργή διεργασία,κάτι που δεν έχει προηγούμενο στον γνωστό πληθυσμό τέτοιων εκρήξεων. Το προηγούμενο ρεκόρ για καθυστερημένη έκλαμψη ήταν περίπου έξι ημέρες μετά την GRB» αναφέρει ο Γκομπέρτζ.

Τι δημιούργησε τον «Hulk» των εκρήξεων ακτίνων γάμμα;

Οι GRB συγκαταλέγονται στις ισχυρότερες εκρήξεις του Σύμπαντος. Έχουν συνδεθεί με την κατάρρευση ενός τεράστιου άστρου, η οποία προκαλεί επίσης έναν υπερκαινοφανή αστέρα (σούπερνοβα) και δημιουργεί μια μαύρη τρύπα. Αυτή η διαδικασία οδηγεί σε μια GRB μεγάλης διάρκειας, ενώ οι GRB μικρής διάρκειας θεωρείται ότι προκαλούνται όταν συγκρούονται δύο αστρικά κατάλοιπα, γνωστά ως αστέρες νετρονίων.

Η GRB 220706A είναι ένα παράδειγμα υπερμακράς GRB, δηλαδή μιας σπάνιας κοσμικής έκρηξης ακτίνων γάμμα, κατά την οποία ο μηχανισμός που τροφοδοτεί την έκρηξη παραμένει ενεργός για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα. Τέτοια φαινόμενα είναι εξαιρετικά σπάνια και η αιτία τους παραμένει άγνωστη.

«Δεν γνωρίζουμε ποιος είναι ο κεντρικός μηχανισμός που τροφοδοτεί αυτή την έκρηξη, και αυτό είναι που κάνει το συγκεκριμένο συμβάν τόσο συναρπαστικό. Το γεγονός ότι παρατηρούμε έναν υπερκαινοφανή αστέρα μάς δείχνει ότι ένα άστρο έχει καταρρεύσει, κάτι που αποτελεί τη συνήθη πηγή ενέργειας για τις GRB. Ωστόσο, αυτό δεν εξηγεί άμεσα ούτε τις εξαιρετικά καθυστερημένες εκλάμψεις ούτε την ασυνήθιστα φωτεινή υπερκαινοφανή έκρηξη. Μπορούμε, ως έναν βαθμό, να ερμηνεύσουμε το φαινόμενο με βάση προηγούμενα συμβάντα» εξηγεί ο Γκομπέρτζ.

Πρόσθεσε ότι μια άλλη υπερμακρά GRB, η GRB 111209A, η οποία εντοπίστηκε το 2011, συνδέθηκε με έναν ασυνήθιστα φωτεινό υπερκαινοφανή αστέρα (SN2011k), για τον οποίο υπήρχαν σαφείς ενδείξεις ύπαρξης κεντρικού μηχανισμού παραγωγής ενέργειας.

Η ερευνητική ομάδα που μελέτησε εκείνο το συμβάν κατέληξε στο συμπέρασμα ότι η GRB 111209A τροφοδοτούνταν από ένα μάγναστρο δηλαδή έναν αστέρα νετρονίων με εξαιρετικά ισχυρό μαγνητικό πεδίο. Στη συγκεκριμένη περίπτωση, το μαγνητικό πεδίο περιστρέφεται με ρυθμό περίπου 1,000 φορές το δευτερόλεπτο.

«Ο υπερκαινοφανής αστέρας που παρατηρούμε μοιάζει πολύ με εκείνον, επομένως είναι πιθανό να υπάρχει εδώ ένα μάγναστρο. Αυτό συνάδει με τις υπερφωτεινές υπερκαινοφανείς εκρήξεις, οι οποίες επίσης θεωρείται ότι τροφοδοτούνται από μάγναστρο. Μια άλλη πιθανότητα είναι ότι ο πίδακας της GRB και η υπερκαινοφανής έκρηξη συγκρούονται με κελύφη πυκνής ύλης, τα οποία εκτοξεύτηκαν προς το τέλος της ζωής του μητρικού άστρου, όταν αυτό έγινε ασταθές και άρχισε να αποβάλλει τα εξωτερικά του στρώματα. Παρόμοια φαινόμενα παρατηρούνται και στον πληθυσμό των υπερφωτεινών υπερκαινοφανών» λέει ο Γκομπέρτζ.

Ο μηχανισμός

Η ερευνητική ομάδα δεν είναι ακόμη βέβαιη σε τι διαφέρει ο κεντρικός μηχανισμός αυτής της υπερμακράς GRB από εκείνους άλλων εκρήξεων και γιατί αυτή η διαφορά οδήγησε σε εκλάμψεις που διήρκεσαν 27 ημέρες.

«Μια πιθανότητα είναι ότι πρόκειται για ένα πολύ μεγαλύτερο άστρο από εκείνα που συνήθως παράγουν GRB. Ένα μεγαλύτερο άστρο θα χρειαζόταν περισσότερο χρόνο για να καταρρεύσει προς το εσωτερικό του και, επομένως, θα παρείχε μια πηγή ενέργειας μεγαλύτερης διάρκειας για την τροφοδότηση του πίδακα» αναφέρει ο Γκομπέρτζ.

Οι πηγές των GRB ενδέχεται να είναι μέλη ενός πληθυσμού ογκωδών και συμπαγών άστρων, γνωστών ως άστρα Wolf-Rayet. Αυτά έχουν ακτίνα περίπου 10 φορές μεγαλύτερη από εκείνη του Ήλιου και μάζα περίπου 10 φορές μεγαλύτερη από τη μάζα του άστρου μας. Ωστόσο ακόμη και η κατάρρευση ενός τέτοιου άστρου δεν αρκεί για να εξηγήσει την GRB 220706A.

«Για να τροφοδοτηθεί η GRB 220706A, υπολογίσαμε ότι θα χρειαζόμασταν ένα άστρο με ακτίνα περίπου 1.000 φορές μεγαλύτερη από εκείνη του Ήλιου, κάτι που θα παρέπεμπε σε έναν πληθυσμό άστρων γνωστών ως μπλε υπεργίγαντες. Από την άλλη πλευρά, ίσως να είναι διαφορετικό το ίδιο το αστρικό κατάλοιπο. Αν αυτό το άστρο δημιούργησε ένα μαγνητάρι, τότε ίσως οι “συνηθισμένες” GRB να καταλήγουν απλώς στον σχηματισμό μαύρων τρυπών» λέει ο Γκομπέρτζ.

Η ομάδα θεωρεί ότι το βασικό ερώτημα σχετικά με GRB όπως αυτή είναι αν ανήκουν στον συνηθισμένο πληθυσμό των εκρήξεων ακτίνων γάμμα ή αν αποτελούν ένα διαφορετικό είδος φαινομένου. Η ύπαρξη αυτού του δεύτερου συμβάντος, πέρα από την GRB 111209A, με μια ασυνήθιστα φωτεινή υπερκαινοφανή έκρηξη ενισχύει ενδεχομένως την άποψη ότι αυτές οι εκρήξεις προέρχονται από διαφορετικά είδη άστρων. Ωστόσο, το μυστήριο δεν έχει ακόμη λυθεί.

«Οι εξαιρετικά καθυστερημένες εκλάμψεις δυσκολεύουν επίσης τα μοντέλα μας για τον τρόπο με τον οποίο τροφοδοτούνται οι πίδακες. Θα έχει μεγάλο ενδιαφέρον να δούμε πώς η μελλοντική θεωρητική έρευνα θα ενσωματώσει μια πηγή ενέργειας από ένα άστρο που καταρρέει και μπορεί να παραμείνει ενεργή για έναν ολόκληρο μήνα!» αναφέρει ο Γκομπέρτζ.

Είναι πιθανό να υπάρχουν στο Σύμπαν και GRB με ακόμη μεγαλύτερη διάρκεια, τις οποίες δεν έχουμε καταφέρει μέχρι στιγμής να εντοπίσουμε. Ο Γκομπέρτζ εξήγησε γιατί ο εντοπισμός τους είναι δύσκολος.

«Οι GRB τόσο μεγάλης διάρκειας είναι δύσκολο να εντοπιστούν, επειδή οι περισσότεροι δορυφόροι που χρησιμοποιούμε για την ανίχνευσή τους βρίσκονται σε χαμηλή γήινη τροχιά, πράγμα που σημαίνει ότι ο στόχος βρίσκεται περιοδικά εκτός οπτικού πεδίου, περίπου κάθε 90 λεπτά. Αυτό δεν αποτελεί πρόβλημα για τις συνηθισμένες GRB διάρκειας 10 έως 100 δευτερολέπτων αλλά γίνεται εμπόδιο όταν παρακολουθούμε πολύ μεγαλύτερης διάρκειας συμβάντα. Οι GRB μεγάλης διάρκειας φαίνεται επίσης να παρουσιάζουν εντονότερη δραστηριότητα στις ακτίνες Χ παρά στις ακτίνες γάμμα».

Ο ερευνητής του Πανεπιστημίου του Μπέρμιγχαμ πρόσθεσε ότι νέες αποστολές, όπως η Einstein Probe, η οποία μόλις εκτοξεύθηκε και διαθέτει μεγαλύτερη ευαισθησία στις ακτίνες Χ απ’ ό,τι στις ακτίνες γάμμα, ενδέχεται να αποτελέσουν τα ιδανικά όργανα για τον εντοπισμό περισσότερων υπερμακρών GRB.

«Αν είμαστε τυχεροί, θα εντοπίσουμε μερικές ακόμη τέτοιες εκρήξεις για να τις μελετήσουμε, ώστε να αρχίσουμε να κατανοούμε τις απίστευτες πηγές ενέργειας που τις τροφοδοτούν» κατέληξε ο Γκομπέρτζ.

Naftemporiki.gr