Istaknuti su fotoni iz gama zraka

Eksplozija gama zraka jedan je od najenergičnijih događaja u cijelom Svemiru, no do danas je mehanizam tih odljeva ostao nešto misterija.

umjetnikov dojam relativističkog mlaza koji razbija našu masivnu zvijezdu. Ploča izbliza prikazuje kako širenje mlaznog puštanja gama zraka omogućuje gama-zrakama (predstavljenim bijelim točkama). Plave i žute točke predstavljaju proton i elektrone unutar mlaza. (NAOJ).

Znanstvenici iz skupine RIKEN za pionirska istraživanja i suradnici koristili su simulacije kako bi pokazali da fotoni emitirani dugim eksplozijama gama zraka - jedan od najenergičnijih događaja u svemiru - potječu iz fotosfere - vidljivi dio „ relativistički mlaz ”koji emitiraju eksplodirajuće zvijezde.

Ilustracija koja prikazuje najčešći tip eksplozije gama zraka za kojeg se misli da se dogodi kada se masivna zvijezda sruši, formira crnu rupu i pušta mlaznice čestica prema van brzinom gotovo brzinom svjetlosti. (NASA / GSFC)

Eksplozija gama zraka najsnažnija je elektromagnetska pojava koja se opaža u svemiru, oslobađajući toliko energije za samo sekundu ili toliko koliko će se sunce oslobađati tijekom svog životnog vijeka. Iako su otkriveni 1967. godine, mehanizam ovog ogromnog oslobađanja energije dugo je ostao misteriozan. Desetljeća studija konačno su otkrila da dugi rafali - jedna od vrsta eksplozija - potječu od relativističkih mlazeva koji su izbačeni tijekom smrti masivnih zvijezda. Međutim, tačno kako se gama-zrake proizvode iz zrakoplova i danas je skrivena tajnom.

Trenutno istraživanje objavljeno u časopisu Nature Communications počelo je od otkrića nazvanog Yonetoku odnos - odnos između spektralne vršne energije i vršne svjetlosti GRB-a najčvršća je korelacija pronađena u svojstvima emisije GRB-a do sada - napravio jedan od njenih autora , Tako pruža najbolju dijagnostiku do sada za objašnjenje mehanizma emisije i najstroži test za bilo koji model pucanja gama zraka.

Usput, odnos je također značio da se dugački gama zraci mogu koristiti kao "standardna svijeća" za mjerenje udaljenosti, omogućujući nam da zavirimo dalje u prošlost nego supernove tipa 1A - koje se obično koriste, usprkos tome što su puno tamnije od rafala. To bi omogućilo uvid u povijest svemira i u tajne poput tamne materije i tamne energije.

Za samo trenutak, supernova tipa 1a zasjenjuje čitavu galaksiju. Ova svjetlina ih čini savršenom

Pomoću računalnih simulacija izvedenih na nekoliko superračunala, uključujući Aterui iz Japanskog nacionalnog astronomskog opservatorija, Hokusai iz RIKEN-a i Cray xc40 s Instituta za teorijsku fiziku Yukawa, grupa se fokusirala na takozvani model „fotosferne emisije“. vodeći modeli za emisijske mehanizme GRB-a.

Ovaj model postulira da se fotoni vidljivi na zemlji emitiraju iz fotosfere relativističkog mlaza. Kako se mlaz širi, fotoni postaju lakši za bijeg iz njega, budući da je na raspolaganju manje predmeta za raspršivanje svjetlosti. Stoga se „kritična gustoća“ - mjesto na kojem fotoni mogu pobjeći - kroz mlaz kreće prema dolje, do materijala koji je u početku bio s većom i većom gustoćom.

Da bi testirali valjanost modela, tim je krenuo testirati ga na način koji je uzeo u obzir globalnu dinamiku relativističkih mlazeva i prijenos zračenja. Upotrebom kombinacije trodimenzionalnih relativističkih hidrodinamičkih simulacija i izračunavanja prijenosa zračenja za procjenu fotosfernih emisija iz relativističkog mlaza koji izbija iz masivnog omotača zvijezda uspjeli su utvrditi da je barem u slučaju dugih GRB-ova - vrsta povezana s takvim urušavanje masivnih zvijezda - model je radio.

Usporedba Itovih rezultata s promatranim Yonetoku odnosom (Ito)

Njihove simulacije također su otkrile da se veza Yonetoku može reproducirati kao prirodna posljedica interakcija jet-zvjezdana.

Hirotaka Ito iz klastera za pionirska istraživanja, kaže; "To snažno sugerira da je fotosferna emisija mehanizam emisije GRB-a."

Nastavlja: "Dok smo rasvjetljavali podrijetlo fotona, još uvijek postoje misterije koje se odnose na to kako sami relativistički mlaz generiraju zvijezde koje se urušavaju.

"Naši bi proračuni trebali pružiti vrijedne uvide za uvid u temeljni mehanizam koji nastaje iza generacije ovih nevjerojatno moćnih događaja."

izvori

Izvorno istraživanje: http://dx.doi.org/10.1038/s41467-019-09281-z

Također objavljeno u Scisco medijima