Ljóseindir frá gammageislabrögðum bentu á

Gamma-geisli springur eru sumir af the ötull atburður í öllum alheiminum, en fram að þessu, fyrirkomulag fyrir þessa útstreymi hefur verið eitthvað af leyndardómi.

Hrifning listamannsins á afstæðishyggju þotu sem brýtur stórfellda stjörnu okkar Nærmynd spjaldið sýnir hvernig stækkun gamma-geisli springa þota gerir gammgeislum (táknað með hvítum punktum) að flýja. Bláu og gulu punktarnir tákna róteind og rafeindir í þotunni, hver um sig. (NAOJ).

Vísindamenn úr RIKEN-þyrpingunni fyrir brautryðjendastarfsemi og samverkamenn hafa notað eftirlíkingar til að sýna að ljóseindirnar, sem gefnar eru út af löngum gammgeislasprengjum - einn ötulasti atburðurinn, sem átti sér stað í alheiminum - á uppruna sinn í ljóssvæðinu - sýnilegi hluti „ afstæðishyggjuþota “sem er send frá sprengdum stjörnum.

Táknmynd sem sýnir algengustu gerð gammageislabrots sem talin er eiga sér stað þegar stórfelld stjarna hrynur, myndar svarthol og sprengir agnaþotur út á næstum því ljóshraða. (NASA / GSFC)

Gamma-geisli springur er öflugasta rafsegulfræðilegt fyrirbæri sem sést hefur í alheiminum og sleppir eins mikilli orku á einni sekúndu eða svo sem sólin sleppir út alla sína ævi. Þrátt fyrir að þeir fundust árið 1967 var gangverkið á bak við þessa gríðarlegu losun orku lengi dularfullt. Áratugir rannsókna leiddu að lokum í ljós að löng springa - ein tegund af springum - eru upprunnin af afstæðishyggju þotum sem var kastað út við dauða stórfelldra stjarna. En nákvæmlega hvernig gamma-geislarnir eru framleiddir úr þotunum er enn hulið dulúð í dag.

Núverandi rannsóknir, sem birtar voru í Nature Communications, hófust frá uppgötvun sem kallast Yonetoku sambandið - sambandið milli litrófsorku og hámarks ljóma GRB er þéttasta fylgið sem hefur fundist hingað til í eiginleikum losunar GRB - gert af einum höfunda þess . Það veitir þannig bestu greininguna hingað til til að útskýra losunarferli og ströngustu próf fyrir hvaða gerð af gammageislabresti.

Tilviljun, sambandið þýddi einnig að hægt var að nota langa gamma-geislasprengjur sem „venjulegt kerti“ til að mæla vegalengd, sem gerir okkur kleift að gægjast lengra í fortíðina en sprengistjörnur af gerð 1A - almennt notaðar, þrátt fyrir að vera miklu dimmari en springurnar. Þetta myndi gera það mögulegt að fá innsýn í sögu alheimsins og leyndardóma eins og dökkt efni og myrka orku.

Fyrir aðeins augnablik skyggir supernova gerð 1a yfir heila vetrarbraut. Þessi ljósleiki gerir þau að fullkomnu 'venjulegu kerti' - hlut sem hægt er að nota til að mæla stjarnfræðilegar vegalengdir (NASA / ESA.)

Með tölvuuppgerð sem gerð var á nokkrum ofurtölvum, þar á meðal Aterui frá stjörnuathugunarstöð Japans, Hokusai frá RIKEN, og Cray xc40 frá Yukawa stofnuninni fyrir fræðilega eðlisfræði, einbeitti hópurinn sér að svokölluðu „ljóshlutaútblæstri“ líkaninu - ein af leiðandi líkön fyrir losunargetu GRB.

Þessi líkan staðhæfir að ljóseindirnar, sem sjáanlegar eru á jörðinni, séu sendar frá ljóssvæðinu á afstæðishyggjunni. Þegar þotan stækkar verður auðveldara fyrir ljóseindir að flýja úr henni þar sem það eru færri hlutir til að dreifa ljósinu. Þannig færist „mikilvægi þéttleikinn“ - staðurinn þar sem ljóseindirnar geta sloppið - niður um þotuna, að efni sem upphaflega var með hærri og hærri þéttleika.

Til að prófa réttmæti fyrirmyndarinnar lagði teymið sig til að prófa það á þann hátt að tekið var tillit til alþjóðlegrar gangverks afstæðishyggjuþota og geislunaflutnings. Með því að nota blöndu af þrívíddar afstæðishyggju vatnsdynamískum eftirlíkingum og útreikningum á geislunaflutningi til að meta ljóssmissandi losun frá afstæðishyggju þotu sem braust út úr gríðarlegu stjörnuumslagi, gátu þeir ákvarðað að að minnsta kosti þegar um langar GRB væri að ræða - gerðin sem tengist slíku að hrynja stórfelldar stjörnur - líkanið virkaði.

Samanburður á niðurstöðum Ito við Yonetoku sambandið (Ito)

Eftirlíkingar þeirra leiddu einnig í ljós að hægt væri að endurskapa Yonetoku sambandið sem náttúruleg afleiðing þotu-stjörnu samspilsins.

Hirotaka Ito úr klasanum fyrir brautryðjendastarfsemi segir; „Þetta bendir eindregið til þess að ljóssúlurútblástur sé losunarkerfi GRB.“

Hann heldur áfram: „Þó við höfum skýrt frá uppruna ljóseindanna, þá eru enn leyndardómar varðandi það hvernig afstæðiskennd þoturnar sjálfar eru búnar til af hrunandi stjörnum.

„Útreikningar okkar ættu að veita dýrmæta innsýn til að skoða grundvallaratriðið á bak við kynslóð þessara gríðarlega öflugu atburða.“

Heimildir

Upprunalegar rannsóknir: http://dx.doi.org/10.1038/s41467-019-09281-z

Einnig birt á Scisco fjölmiðlum