by Όταν τα μακρινά αστέρια εκρήγνυνται, εκπέμπουν λάμψεις ενέργειας που ονομάζονται εκρήξεις ακτίνων γάμμα που είναι αρκετά φωτεινές ώστε τα τηλεσκόπια στη Γη να τις ανιχνεύουν. Η μελέτη αυτών των παλμών, που μπορεί επίσης να προέρχονται από συγχωνεύσεις ορισμένων εξωτικών αστρονομικών αντικειμένων, όπως οι μαύρες τρύπες και τα αστέρια νετρονίων, μπορεί να βοηθήσει αστρονόμους όπως εγώ να κατανοήσουν την ιστορία του σύμπαντος.
Τα διαστημικά τηλεσκόπια ανιχνεύουν κατά μέσο όρο μία έκρηξη ακτίνων γάμμα την ημέρα, προσθέτοντας στις χιλιάδες εκρήξεις που ανιχνεύθηκαν όλα αυτά τα χρόνια, και μια κοινότητα εθελοντών καθιστά δυνατή την έρευνα σε αυτές τις εκρήξεις.
Στις 20 Νοεμβρίου 2004, η NASA εκτόξευσε το παρατηρητήριο Neil Gehrels Swift, γνωστό και ως Swift. Το Swift είναι ένα διαστημικό τηλεσκόπιο πολλαπλών μηκών κύματος που χρησιμοποιούν οι επιστήμονες για να ανακαλύψουν περισσότερα σχετικά με αυτές τις μυστηριώδεις λάμψεις ακτίνων γάμμα από το σύμπαν.
Οι εκρήξεις ακτίνων γάμμα συνήθως διαρκούν πολύ μικρό χρονικό διάστημα, από μερικά δευτερόλεπτα έως λίγα λεπτά, και το μεγαλύτερο μέρος της εκπομπής τους εμφανίζεται με τη μορφή ακτίνων γάμμα, οι οποίες αποτελούν μέρος του φάσματος φωτός που τα μάτια μας δεν μπορούν να δουν. Οι ακτίνες γάμμα περιέχουν πολλή ενέργεια και μπορούν να βλάψουν τους ανθρώπινους ιστούς και το DNA.
Ευτυχώς, η ατμόσφαιρα της Γης εμποδίζει τις περισσότερες ακτίνες γάμμα από το διάστημα, αλλά αυτό σημαίνει επίσης ότι ο μόνος τρόπος για να παρατηρήσετε τις εκρήξεις ακτίνων γάμμα είναι μέσω ενός διαστημικού τηλεσκοπίου όπως το Swift. Κατά τη διάρκεια των 19 ετών των παρατηρήσεών του, ο Swift έχει παρατηρήσει περισσότερες από 1.600 εκρήξεις ακτίνων γάμμα. Οι πληροφορίες που συλλέγει από αυτές τις εκρήξεις βοηθούν τους αστρονόμους στο έδαφος να μετρήσουν τις αποστάσεις από αυτά τα αντικείμενα.
Κοιτάζοντας πίσω στο χρόνο
Τα δεδομένα από το Swift και άλλα παρατηρητήρια έχουν διδάξει στους αστρονόμους ότι οι εκρήξεις ακτίνων γάμμα είναι μια από τις πιο ισχυρές εκρήξεις στο σύμπαν. Είναι τόσο φωτεινά που διαστημικά τηλεσκόπια όπως το Swift μπορούν να τα ανιχνεύσουν σε όλο το σύμπαν.
Στην πραγματικότητα, οι εκρήξεις ακτίνων γάμμα είναι ένα από τα πιο μακρινά αστροφυσικά αντικείμενα που παρατηρούνται από τηλεσκόπια.
Επειδή το φως ταξιδεύει με πεπερασμένη ταχύτητα, οι αστρονόμοι κοιτάζουν ουσιαστικά πίσω στο χρόνο καθώς κοιτάζουν βαθύτερα στο σύμπαν.
Η πιο μακρινή έκρηξη ακτίνων γάμμα που έχει παρατηρηθεί ποτέ συνέβη τόσο μακριά που το φως της χρειάστηκε 13 δισεκατομμύρια χρόνια για να φτάσει στη Γη. Έτσι, όταν τα τηλεσκόπια τράβηξαν φωτογραφίες αυτής της έκρηξης ακτίνων γάμμα, παρατήρησαν το γεγονός όπως φαινόταν πριν από 13 δισεκατομμύρια χρόνια.
Οι εκρήξεις ακτίνων γάμμα επιτρέπουν στους αστρονόμους να μάθουν για την ιστορία του σύμπαντος, συμπεριλαμβανομένου του τρόπου με τον οποίο ο ρυθμός γεννήσεων και η μάζα των αστεριών αλλάζουν με την πάροδο του χρόνου.
Τύποι εκρήξεων ακτίνων γάμμα
Οι αστρονόμοι γνωρίζουν τώρα ότι υπάρχουν βασικά δύο τύποι εκρήξεων ακτίνων γάμμα: μακριές και σύντομες. Ταξινομούνται ανάλογα με τη διάρκεια των παλμών τους. Οι μακριές εκρήξεις ακτίνων γάμμα έχουν παλμούς μεγαλύτερους από δύο δευτερόλεπτα, και τουλάχιστον μερικά από αυτά τα γεγονότα σχετίζονται με σουπερνόβα: αστέρια που εκρήγνυνται.
Όταν ένα αστέρι με μάζα, ή ένα αστέρι που έχει τουλάχιστον οκτώ φορές μεγαλύτερη μάζα από τον Ήλιο μας, ξεμείνει από καύσιμο, θα εκραγεί ως σουπερνόβα και θα καταρρεύσει σε αστέρι νετρονίων ή μαύρη τρύπα.
Τόσο οι αστέρες νετρονίων όσο και οι μαύρες τρύπες είναι εξαιρετικά συμπαγείς. Αν ολόκληρος ο Ήλιος είχε συρρικνωθεί σε διάμετρο περίπου 12 μιλίων, ή στο μέγεθος του Μανχάταν, θα ήταν τόσο πυκνός όσο ένα αστέρι νετρονίων.
Μερικά αστέρια με ιδιαίτερη μάζα μπορούν επίσης να απελευθερώσουν πίδακες φωτός όταν εκρήγνυνται. Αυτοί οι πίδακες είναι συγκεντρωμένες δέσμες φωτός που οδηγούνται από δομημένα μαγνητικά πεδία και φορτισμένα σωματίδια. Όταν αυτοί οι πίδακες δείχνουν προς τη Γη, τηλεσκόπια όπως το Swift θα ανιχνεύσουν μια έκρηξη ακτίνων γάμμα.
Από την άλλη πλευρά, οι σύντομες εκρήξεις ακτίνων γάμμα έχουν παλμούς μικρότερους από δύο δευτερόλεπτα. Οι αστρονόμοι υποψιάζονται ότι οι περισσότερες από αυτές τις σύντομες εκρήξεις συμβαίνουν όταν δύο αστέρια νετρονίων ή ένα αστέρι νετρονίων και μια μαύρη τρύπα συγχωνεύονται.
Όταν ένα αστέρι νετρονίων πλησιάσει πολύ σε ένα άλλο αστέρι νετρονίων ή σε μια μαύρη τρύπα, τα δύο αντικείμενα θα περιφέρονται το ένα γύρω από το άλλο, πλησιάζοντας όλο και πιο κοντά καθώς χάνουν μέρος της ενέργειάς τους μέσω των βαρυτικών κυμάτων.
Αυτά τα αντικείμενα τελικά συγχωνεύονται και εκπέμπουν σύντομους πίδακες. Όταν οι σύντομοι πίδακες δείχνουν προς τη Γη, τα διαστημικά τηλεσκόπια μπορούν να τους ανιχνεύσουν ως σύντομες εκρήξεις ακτίνων γάμμα.
Ταξινόμηση εκρήξεων ακτίνων γάμμα
Η ταξινόμηση των εκρήξεων σε σύντομες ή μεγάλες δεν είναι πάντα τόσο απλή. Τα τελευταία χρόνια, οι αστρονόμοι ανακάλυψαν μερικές περίεργες σύντομες εκρήξεις ακτίνων γάμμα που σχετίζονται με σουπερνόβα αντί για τις αναμενόμενες συγχωνεύσεις. Και έχουν βρει μερικές μεγάλες εκρήξεις ακτίνων γάμμα που σχετίζονται με συγχωνεύσεις και όχι με σουπερνόβα.
Αυτές οι συγκεχυμένες περιπτώσεις δείχνουν ότι οι αστρονόμοι δεν κατανοούν πλήρως πώς δημιουργούνται οι εκρήξεις ακτίνων γάμμα. Προτείνουν ότι οι αστρονόμοι χρειάζονται μια καλύτερη κατανόηση των σχημάτων των παλμών ακτίνων γάμμα για να συνδέσουν καλύτερα τους παλμούς με την προέλευσή τους.
Αλλά είναι δύσκολο να ταξινομηθεί συστηματικά το σχήμα παλμού, το οποίο διαφέρει από τη διάρκεια του παλμού. Τα σχήματα παλμών μπορεί να είναι εξαιρετικά διαφορετικά και πολύπλοκα. Μέχρι τώρα, ούτε καν οι αλγόριθμοι μηχανικής μάθησης δεν ήταν σε θέση να αναγνωρίσουν σωστά όλες τις λεπτομερείς δομές παλμών που ενδιαφέρουν τους αστρονόμους.
κοινοτική επιστήμη
Οι συνάδελφοί μου και εγώ έχουμε ζητήσει τη βοήθεια εθελοντών της NASA για τον εντοπισμό δομών παλμών. Οι εθελοντές μαθαίνουν να αναγνωρίζουν δομές παλμών, μετά κοιτάζουν τις εικόνες στους δικούς τους υπολογιστές και τις ταξινομούν.
Τα προκαταρκτικά μας αποτελέσματα υποδεικνύουν ότι αυτοί οι εθελοντές, γνωστοί και ως επιστήμονες πολίτες, μπορούν γρήγορα να μάθουν και να αναγνωρίσουν τις πολύπλοκες δομές των παλμών ακτίνων γάμμα. Η ανάλυση αυτών των δεδομένων θα βοηθήσει τους αστρονόμους να κατανοήσουν καλύτερα πώς δημιουργούνται αυτές οι μυστηριώδεις εκρήξεις.
Η ομάδα μας ελπίζει να μάθει εάν περισσότερες εκρήξεις ακτίνων γάμμα στο δείγμα αμφισβητούν την προηγούμενη ταξινόμηση μικρής και μεγάλης διάρκειας. Θα χρησιμοποιήσουμε τα δεδομένα για να διερευνήσουμε με μεγαλύτερη ακρίβεια την ιστορία του σύμπαντος μέσω παρατηρήσεων εκρήξεων ακτίνων γάμμα.
Αυτό το επιστημονικό έργο των πολιτών, που ονομάζεται Burst Chaser, έχει αναπτυχθεί από τα προκαταρκτικά μας αποτελέσματα και στρατολογούμε ενεργά νέους εθελοντές για να συμμετάσχουν στην προσπάθειά μας να μελετήσουμε τη μυστηριώδη προέλευση πίσω από αυτές τις εκρήξεις.
Αυτό το άρθρο αναδημοσιεύεται από το The Conversation, έναν ανεξάρτητο, μη κερδοσκοπικό οργανισμό ειδήσεων που σας παρέχει δεδομένα και αναλύσεις για να σας βοηθήσει να κατανοήσετε τον περίπλοκο κόσμο μας.
Το έγραψε: Amy Lien, πανεπιστήμιο της Τάμπα.
Διαβάστε περισσότερα:
Η Amy Lien λαμβάνει χρηματοδότηση από το Πρόγραμμα Χρηματοδότησης Πολίτη Επιστήμης της NASA.
