Svítání nad temnými gama záblesky

ESO 049/10 tisková zpráva

Záblesky záření gama patří k jevům, při kterých se ve velmi krátkém čase uvolňuje obrovské množství energie. Některé z nich se ale zdají být podezřele slabé ve viditelném světle. Tyto takzvané 'temné gama záblesky' byly dosud nejpodrobněji zkoumány pomocí přístroje GROND a dalekohledu MPG/ESO o průměru primárního zrcadla 2,2 m na observatoři La Silla v Chile. Vědcům se podařilo ukázat, že k vysvětlení jejich povahy není potřeba žádné exotické teorie. Nízká jasnost ve viditelném oboru má několik příčin a nejdůležitější z nich je přítomnost prachu mezi Zemí a zábleskem.

Záblesky záření gama (Gamma-ray bursts, GRBs) jsou krátkodobé jevy trvající od zlomků sekundy až po několik minut a jejich vysoce energetické záření je detekováno pomocí družic. Před 13 lety však astronomové u těchto explozivních zdrojů objevili mnohem déle trvající vyzařování s nižší energií, které lze pozorovat několik týdnů (někdy i let) po samotném výbuchu. Tomuto jevu astronomové říkají 'dosvit'.

Zatímco všechny gama záblesky [1] jeví dosvity v rentgenovém záření, jen asi polovina z nich je pozorovatelná také ve viditelném světle a zbytek je v tomto oboru až záhadně slabý. Část astronomů si myslela, že tyto temné případy jsou projevem úplně nového typu gama záblesků; jiní naopak předpokládali, že se jedná o důsledek velmi velké vzdálenosti. Nedávné práce ukázaly, že extrémní zeslabení viditelné složky světla může způsobit prach přítomný mezi zábleskem a námi.

„Studium dosvitů je rozhodující pro identifikaci objektů, které způsobují záblesky gama, a pochopení informací, které nám tyto jevy přinášejí o vzniku hvězd v raném vesmíru,“ říká vedoucí práce Jochen Greiner (Max-Planck Institute for Extraterrestrial Physics, Garching u Mnichova, Německo).

Na konci roku 2004 vypustila americká NASA satelit Swift, který z oběžné dráhy detekuje záblesky gama. Okamžitě odesílá zprávu o jejich pozici pozemním observatořím a ty mohou ihned zahájit sledování případného dosvitu. V této nové práci astronomové zkombinovali data z družice Swift s novými pozorováními provedenými pomocí zařízení GROND [2] – přístroj určený k následnému pozorování záblesků gama, který je připojen k dalekohledu MPG/ESO o průměru primárního zrcadla 2,2 m na observatoři La Silla v Chile. Díky tomu se konečně podařilo vyřešit záhadu chybějících optických dosvitů. 

Unikátní vlastností zařízení GROND, která jej předurčuje k pozorování záblesků, je velmi rychlá reakce – poté co dorazí alert ze satelitu Swift, je přístroj v rámci 'Módu rychlé odezvy' (Rapid response Mode) schopen během několika minut pozorovat místo záblesku, a to paralelně v sedmi filtrech pokrývajících viditelnou a blízkou infračervenou oblast spektra.
 
Díky kombinaci dat získaných přístrojem GROND s údaji z družice Swift mohli astronomové přesně stanovit množství energie uvolněné při dosvitu v širokém pásmu vlnových délek od rentgenového záření až po blízkou infračervenou oblast. Tyto údaje pak použili ke stanovení množství prachu, kterým záření procházelo na cestě k Zemi. Doposud astronomové v tomto směru pracovali jen s hrubými odhady. [3]

Členové týmu použili tento rozsáhlý datový vzorek, včetně vlastních měření pomocí GROND, ve spojení s údaji z dalších velkých dalekohledů jako ESO/VLT, k odhadu vzdálenosti téměř všech záblesků, které měli k dispozici. Objevili, že značná část z nich je zeslabena prachem na 60-80 % původní intenzity a efekt se zvýrazňuje v případě velmi vzdálených jevů, kde mají pozorovatelé k dispozici jen 30-50 procent světla [4]. Na základě toho astronomové usuzují, že většina temných gama záblesků jsou ty, u kterých došlo k úplnému pohlcení záření viditelné složky, ještě než dorazila k Zemi.  

„Ve srovnání s mnoha přístroji na velkých dalekohledech je GROND levný a relativně jednoduchý přístroj, který byl přesto schopen vyřešit záhadu temných záblesků gama,“ říká  Greiner.

Zdroj

Poznámky

[1] Gama záblesky kratší než 2 s jsou označovány jako 'krátké', delší jako 'dlouhé'. Dlouhý typ, studovaný v rámci této práce, je spojen s výbuchy supernov v galaxiích s intenzivní hvězdnou tvorbou. Vznik krátkých záblesků není dosud dobře pochopen, ale předpokládá se, že jejich příčinou je spojení dvou kompaktních objektů, například neutronových hvězd.  

[2] Přístroj GROND (Gamma-Ray Optical and Near-infrared Detector) byl navržen a postaven v Max-Planck Institute for Extraterrestrial Physics ve spolupráci s Tautenburg Observatory, pracuje od srpna 2007.

[3] V nedávné době byla zveřejněna řada prací vztahujících se k temným zábleskům gama. Počátkem letošního roku sledovali astronomové gama záblesk pomocí dalekohledu Subaru a na základě tohoto pozorování publikovali hypotézu, že temné záblesky mohou představovat samostatnou podtřídu s odlišným mechanismem vzniku, jako například spojení složek dvojhvězdy. Další studie byla publikována loni a je založena na pozorování Keckova dalekohledu. Astronomové studovali mateřské galaxie 14 temných záblesků, a na základě jejich malého rudého posuvu označili odstínění prachem jako pravděpodobný mechanismus vzniku opticky temných záblesků. V nové práci, která je tématem této tiskové zprávy, bylo zkoumáno 39 záblesků včetně 20 temných. Jde dosud o jedinou práci, kde nebyly použity žádné dodatečné předpoklady a přímo měřeno množství prachu způsobujícího zeslabení viditelné emise.    

[4] Optický dosvit velmi vzdáleného záblesku je v důsledku rozpínání vesmíru posunut k červené části spektra – původně emitované záření mělo kratší vlnovou délku, bylo blíže modré části spektra, než to které detekujeme. Jelikož modré a ultrafialové záření je prachem zeslabováno více než červené, je celkový efekt zeslabení prachem významnější pro vzdálené gama záblesky. A proto je také důležitá schopnost zařízení GROND pozorovat záření v blízké infračervené oblasti. 

Další informace

Výzkum byl prezentován 16. prosince 2010 v časopise Astronomy & Astrophysics.

Složení týmu:  J. Greiner (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik [MPE], Německo), T. Krühler (MPE, Universe Cluster, Technische Universität München), S. Klose (Thüringer Landessternwarte, Německo), P. Afonso (MPE), C. Clemens (MPE), R. Filgas (MPE), D.H. Hartmann (Clemson University, USA), A. Küpcü Yoldaş¸ (University of Cambridge, UK), M. Nardini (MPE), F. Olivares E. (MPE), A. Rau (MPE), A. Rossi (Thüringer Landessternwarte, Germany), P. Schady (MPE) a A. Updike (Clemson University, USA)

ESO (Evropská jižní observatoř) je hlavní mezinárodní astronomickou organizací Evropy a patří k nejproduktivnějším astronomickým observatořím světa. Je podporována 14 členskými státy, kterými jsou: Belgie, Česká republika, Dánsko, Finsko, Francie, Itálie, Německo, Nizozemí, Portugalsko, Rakousko, Španělsko, Švédsko, Švýcarsko a Velká Británie. ESO má za cíl vývoj, konstrukci a provoz výkonných pozemních astronomických zařízení, která umožní významné vědecké objevy. ESO také hraje přední roli při propagaci a organizaci mezinárodní spolupráce na poli astronomického výzkumu. ESO v současnosti provozuje tři observatoře světově úrovně: La Silla, Paranal a Chajnantor, které se nacházejí na poušti Atacama v Chile. Na Paranalu se nachází VLT (Very Large Telescope = Velmi velký dalekohled) – nejvyspělejší pozemní dalekohled pracující ve viditelném světle a VISTA, největší přehlídkový dalekohled pro infračervenou oblast na světě. Zároveň je ESO evropským zástupcem největšího astronomického projektu všech dob – teleskopu ALMA budovaného na planině Chajnantor. V současnosti ESO plánuje výstavbu Evropského extrémně velkého dalekohledu (E-ELT), který bude mít průměr primárního zrcadla 42 metrů. Měl by pracovat v infračerveném i viditelném oboru záření a stane se největším dalekohledem světa.

Odkazy

• odborný článek v A&A
• webová stránka GROND website
• snímky observatoře La Silla
• snímky dalekohledu MPG/ESO

Kontakty

Jochen Greiner; Max-Planck Institute for Extraterrestrial Physics; Garching bei München, Germany; Tel: +49 89 30000 3847; Email: jcg@mpe.mpg.de

Richard Hook; ESO, La Silla, Paranal, E-ELT and Survey Telescopes Public Information Officer; Garching bei München, Germany; Tel: +49 89 3200 6655; Cell: +49 151 1537 359; Email: rhook@eso.org

Překlad: Jiří Srba
Národní kontakt: Viktor Votruba +420 267 103 040; votruba@physics.muni.cz

autor: Jiří Srba