Истакнути су фотони из гама зрака

Експлозије гама зрака су неки од најенергичнијих догађаја у целом Универзуму, али до данас је механизам тих одлива остао нешто мистерија.

уметников утисак релативистичког млаза који разбија нашу масивну звезду. Плоча изблиза приказује како ширење млазног пуштања гама зрака омогућава гама-зракама (представљеним белим тачкицама). Плаве и жуте тачке представљају протон и електроне унутар млаза, респективно (НАОЈ).

Научници из Кластера за пионирска истраживања РИКЕН и сарадници користили су симулације како би показали да фотони емитирани дугим експлозијама гама зрака - једним од најенергичнијих догађаја у свемиру - потичу из фотосфере - видљивог дела „ релативистички млаз ”који емитују експлодирајуће звезде.

Илустрација која приказује најчешћи тип пуцања гама зрака за који се мисли када се масивна звезда сруши, формира црну рупу и пушта млазнице честица напољу готово брзином светлости. (НАСА / ГСФЦ)

Експлозија гама зрака је најмоћнија електромагнетска појава која се посматра у свемиру, ослобађајући толико енергије за само секунду или толико колико ће се сунце ослободити током целог свог животног века. Иако су откривени 1967. године, механизам овог огромног ослобађања енергије дуго је остао мистериозан. Десетљеће студија коначно је открило да дуги рафали - једна од врста рафала - потичу из релативистичких млазева који су избачени током смрти масивних звезда. Међутим, тачно како се гама-зраци производе из млазница и дан-данас је скривен мистеријом.

Тренутно истраживање објављено у часопису Натуре Цоммуницатионс почело је од открића названог Ионетоку однос - однос између спектралне вршне енергије и вршне светлости ГРБ-а најчвршћа је корелација пронађена у својствима емисије ГРБ-а - направио један од њених аутора . Тако пружа најбољу дијагностику до сада за објашњење механизма емисије и најстрожи тест за било који модел пуцања гама зрака.

Узгред, однос је такође значио да се дуги рафални гама зраци могу користити као "стандардна свећа" за мерење удаљености, омогућавајући нам да завиримо даље у прошлост него супернове типа 1А - које се обично користе, упркос томе што су много тамније од рафала. То би омогућило увид у историју универзума и у мистерије као што су тамна материја и тамна енергија.

За само тренутак, супернова типа 1а надмашује читаву галаксију. Ова светлост их чини савршеном „стандардном свећом“ - објектом који се може користити за мерење астрономских растојања (НАСА / ЕСА.)

Користећи рачунарске симулације изведене на неколико суперрачунара, укључујући Атеруи из Јапанске националне астрономске опсерваторије, Хокусаи из РИКЕН-а и Цраи кц40 са института за теоријску физику Иукава, група се фокусирала на такозвани модел „фотосферне емисије“. водећи модели за емисијски механизам ГРБ-а.

Овај модел постулира да се фотони видљиви на земљи емитују из фотосфере релативистичког млаза. Како се млаз шири, фотони постају лакши за бег из ње, пошто је на располагању мање предмета за распршивање светлости. Тако се „критична густина“ - место где фотони могу да побегну - креће се низ млаз, према материјалу који је првобитно био на вишој и већој густини.

Да би тестирао валидност модела, тим је кренуо да га тестира на начин који је узео у обзир глобалну динамику релативистичких млазева и преноса зрачења. Употребом комбинације тродимензионалних релативистичких хидродинамичких симулација и израчунавања преноса радијације за процену фотосферних емисија из релативистичког млаза који избија из масивног омотача звезда, били су у стању да утврде да ће, бар у случају дугих ГРБ-ова, бити врста повезана са таквим урушавањем масивних звезда - модел је функционисао.

Поређење резултата Ито са посматраном релацијом Ионетоку (Ито)

Њихове симулације су такође откриле да се веза Ионетоку може репродуковати као природна последица интеракција јет-звезда.

Хиротака Ито из Кластера за пионирска истраживања, каже; "Ово снажно указује на то да је фотосферна емисија механизам емисије ГРБ-а."

Он наставља: ​​„Док смо расветљавали порекло фотона, још увек постоје мистерије које се односе на то како саме релативистичке млазе генерирају звезде које се урушавају.

„Наше калкулације требале би пружити драгоцене увиде за увид у основни механизам који настаје иза генерације ових изузетно моћних догађаја.“

Извори

Оригинално истраживање: хттп://дк.дои.орг/10.1038/с41467-019-09281-з

Такође објављено у Сцисцо медиа