U nauci se s vremena na vreme pojavljuju “veliki” problemi, za čije rešavanje je neophodno mnogo hipoteza i kolektivni napor desetina, ako ne i stotina istraživača kroz dugačak period vremena. Neki od tih problema su, recimo, problem porekla života na Zemlji u biologiji ili problem porekla vremenske asimetrije (“strele vremena”) u teorijskoj fizici. U astronomiji, problem porekla takozvanih gama-bleskova predstavljao je takav veliki problem koji je u nedoumicu stavljao i posmatrače i teoretičare gotovo 40 godina – do skoro. Pre oko pola godine, veliki deo ove zagonetke definitivno je razrešen.

Ovaj članak je iz Astronomije broj 2 (oktobar 2003.)

Veoma sjajan blesak gama zračenja bio je detektovan 29. marta ove godine od strane NASA-inog satelita HETE-II (skraćenica od “Istraživač prolaznih fenomena visoke energije”, engl. High Energy Transient Explorer). Svega 90 minuta kasnije, novi, veoma sjajan izvor vidljive svetlosti (optički “žar”) bio je otkriven u istoj oblasti na nebu uz pomoć 40-inčnog teleskopa opservatorije u Sajding Springu u Australiji, kao i na jednoj opservatoriji u Japanu. Gama-blesak dobio je naziv GRB 030329, prema datumu kad je posmatran (standardna nomenklatura za gama-bleskove glasi GRB – od Gamma-Ray Burst – <poslednje dve cifre godine> <mesec> <dan>).

Zatim, u naredna 24 časa, prvi detaljni spektar ovog novog objekta dobijen je korišćenjem UVES spektrografa visoke rezolucije na 8,2 metra velikom VLT KUEYEN teleskopu Evropske unije na Opservatoriji Paranal u Čileanskim Andima. Spektar je omogućio određivanje udaljenosti do objekta na oko 2.650.000.000 svetlosnih godina, što odgovara kosmološkom crvenom pomaku od 0,1685. Nastavak posmatranja sa novim instrumentima na VLT-u tokom sledećeg meseca omogućila su međunarodnoj ekipi astronoma da u detalje dokumentuju promene u spektru optičkog žara ovog gama-bleska. Njihov detaljan izveštaj pojavio se 19. juna ove godine u slavnom britanskom časopisu Nature.

Spektri su pokazali postepeno i nedvosmisleno pojavljivanje supernove najsnažnije poznate vrste, tzv. hipernove. Ona nastaje eksplozijom veoma masivne zvezde, preko 25 puta masivnije od Sunca, i nekoliko miliona puta sjajnije. Izmerena brzina širenja omotača hipernove je preko 30.000 kilometara u sekundu (10% brzine svetlosti), a ukupna oslobođena energija ovog posebnog događaja iz marta ove godine bila je izuzetno velika, čak i unutar klase hipernovih.

Veća slika, 270 Kb Gama-blesak 971214 snimljen 07.05.1998. Foto: S.R. Kulkarni i S.G. Đorgovski (The Caltech GRB Team & NASA)

Iz poređenja sa bližim hipernovama, astronomi su bili u stanju da precizno utvrde sam trenutak zvezdane eksplozije. Ispostavlja se da je taj trenutak unutar intervala od plus/minus 2 dana od momenta gama-bleska. Ovaj jedinstveni zaključak obezbedio je snažnu potvrdu da su dva događaja direktno povezana. Posmatranja su stoga ukazala na jedinstveni fizički proces u zaleđu eksplozije hipernove i pridružene emisije snažnog gama-zračenja. Ekipa astronoma je zaključila da je u pitanju gotovo trenutni, asimetrični kolaps unutrašnjih oblasti masivne zvezde na kraju svog životnog veka (takozvani model “kolapsara”). Gama blesak od 29. marta ući će u istoriju astrofizike kao redak događaj koji “definiše paradigmu”, pošto je ukazao na neoborivu vezu između kosmoloških gama-bleskova i eksplozija veoma masivnih zvezda.

Šta su, zapravo, gama-bleskovi?

Jedna od najaktivnijih oblasti savremene astrofizike jeste proučavanje dramatičnih događaja poznatih kao “gama-bleskovi”. Oni su prvo otkriveni kasnih 1960-tih godina osetljivim instrumentima na vojnim satelitima u orbiti oko Zemlje, koji su bili lansirani u cilju nadgledanja i detekcije nuklearnih proba. U prvo vreme, svi podaci o njima bili su strogo čuvana vojna tajna, pošto su vojni eksperti u SAD i SSSR-u u prvi mah mislili da se radi o tajnim nuklearnim probama “druge strane”. Detektori gama-zračenja kojima se u to doba raspolagalo bili su suviše primitivni da bi se pravac iz koga zračenje dolazi mogao odrediti (sa tim problemom se i danas gama-astronomija teško hvata u koštac). Trajanje ovih bleskova (od par sekundi do nekoliko minuta) u prvi mah se činilo saglasnim sa ovom interpretacijom. Vrlo brzo je, međutim, zaključeno da oni ne mogu biti nuklearne probe (srećom!), jer su se dešavali suviše često: u proseku oko jedanput dnevno. Tada je postalo jasno da su u pitanju ipak prirodni događaji čija je interpretacija, međutim, ostala zagonetna gotovo četiri decenije. U međuvremenu je lansirano više satelita čija je jedina svrha bila posmatranje gama-bleskova, poput poznate “Komptonove Gama Opservatorije” (CGRO – Compton Gamma-Ray Observatory). U jednom preglednom članku sa početka 1990-tih navodilo se čak preko stotinu hipoteza predloženih u literaturi kao mehanizam za nastajanje gama-bleskova. Dugo vremena vodila se polemika među astrofizičarima da li su u pitanju pojave koje se odigravaju unutar naše Galaksije ili potiču iz drugih galaksija, često na velikim, kosmološkim udaljenostima. Ovo drugo je bilo u saglasnosti sa gotovo savršenom izotropijom gama-bleskova na nebu – oni dolaze podjednako iz svih pravaca. Međutim, u prilog prve ideje (o njihovom lokalnom, tj. galaktičkom poreklu) govorio je proračun da bi energije oslobođene u bleskovima morale biti ogromne ako se oni nalaze na kosmološkim udaljenostima. Astronomi jednostavno nisu doskora imali posla sa toliko dramatičnim fenomena – barem ne posle samog Velikog praska. Pobedu je, na kraju, odnelo kosmološko gledište, ali tek 1997. godine.

Veća slika, 36 Kb HST snimak eksplozije zvezde ETA CARINAE Foto: J. Morse (U.CO) i K. Davidson (U.MN) i NASA

Uprkos velikim naporima, kako posmatrača tako i teoretičara, tek je tokom poslednjih šest godina postalo moguće da se sa preciznošću odrede pravci iz kojih bleskovi gama-zraka dolaze. Zapravo, bio je potreban “dvostepeni” mehanizam da bi se konačno po prvi put videli (u bukvalnom značenju reči) tragovi gama-bleskova. Najpre su astronomi koristeći rendgenske teleskope u orbiti oko Zemlje ustanovili gde se nalaze izvori emisije X-zračenja koja se poklapa sa gama-bleskom, a tek onda su, naoružani koordinatama dobijenim iz rendgenskih posmatranja, mogli u tom pravcu da okrenu džinovske optičke teleskope nove generacije. Kao rezultat tog napora, od proleća 1997. godine do danas astronomi su identifikovali oko 50 kratkotrajnih izvora optičke svetslosti asociranih sa gama-bleskovima, što je fenomen nazvan “optičkim žarom” (engl. optical afterglow). Značaj ovog otkrića ogleda se, između ostalog, u činjenici da je već više teleskopa metarske klase u svetu u potpunosti posvećenu traganju za optčkim žarom gama-bleskova 365 noći godišnje (jedan od takvih nalazi se u Turskoj).

| 1 | 2 | Sledeća

(20.05.2005.)

vrh