Rozbłyski gamma to najjaśniejsze eksplozje we wszechświecie, które pozwalają astrologom obserwować intensywne promienie gamma w krótkim czasie. Rozbłyski gamma są klasyfikowane jako krótkie lub długie, przy czym długie rozbłyski gamma są wynikiem wymierania masywnych gwiazd. Dlatego dostarczają ukrytych wskazówek dotyczących ewolucji wszechświata.
Rozbłyski gamma emitują promienie gamma, a także fale radiowe, światła optyczne i promienie rentgenowskie. Gdy konwersja energii wybuchu na energię wyemitowaną, tj. sprawność konwersji, jest wysoka, całkowitą energię wybuchu można obliczyć po prostu dodając całą wyemitowaną energię. Ale kiedy wydajność konwersji jest niska lub nieznana, sam pomiar emitowanej energii nie wystarczy.
Teraz zespołowi astrofizyków udało się zmierzyć ukrytą energię rozbłysku gamma, wykorzystując polaryzację światła. Zespołem kierowali dr Yuji Urata z Narodowego Uniwersytetu Centralnego na Tajwanie i MITOS Science CO., LTD oraz profesor Kenji Toma z Instytutu Badań Interdyscyplinarnych Uniwersytetu Tohoku (FRIS).
Szczegóły ich odkryć zostały opublikowane w czasopiśmie Nature Astronomy 8 grudnia 2022 r.
Kiedy fala elektromagnetyczna jest spolaryzowana, oznacza to, że oscylacja tej fali płynie w jednym kierunku. Podczas gdy światło emitowane przez gwiazdy nie jest spolaryzowane, odbicie tego światła już tak. Wiele przedmiotów codziennego użytku, takich jak okulary przeciwsłoneczne i osłony świetlne, wykorzystuje polaryzację do blokowania odblasków świateł poruszających się w jednolitym kierunku.
Pomiar stopnia polaryzacji nazywany jest polarymetrią. W obserwacjach astrofizycznych pomiar polarymetrii ciała niebieskiego nie jest tak łatwy jak pomiar jego jasności. Ale dostarcza cennych informacji o stanie fizycznym obiektów.
Zespół przyjrzał się rozbłyskowi gamma, który miał miejsce 21 grudnia 2019 r. (GRB191221B). Wykorzystując Bardzo Duży Teleskop Europejskiego Obserwatorium Południowego oraz Atacama Large Millimeter/submillimeter Array – jedne z najbardziej zaawansowanych teleskopów optycznych i radiowych na świecie – obliczyli polarymetrię szybko zanikających emisji z GRB191221B. Następnie z powodzeniem zmierzyli jednocześnie polaryzację optyczną i radiową, stwierdzając, że stopień polaryzacji radiowej jest znacznie niższy niż optyczny.
„Ta różnica w polaryzacji na dwóch długościach fal ujawnia szczegółowe warunki fizyczne obszaru emisji rozbłysku gamma” – powiedział Toma. „W szczególności pozwoliło nam to zmierzyć wcześniej niemierzalną ukrytą energię”.
Uwzględniając energię ukrytą, zespół ujawnił, że całkowita energia była około 3,5 razy większa niż poprzednie szacunki.
Ponieważ energia wybuchu reprezentuje energię grawitacji gwiazdy progenitorowej, możliwość zmierzenia tej liczby ma ważne konsekwencje dla określania mas gwiazd.
„Znajomość pomiarów rzeczywistych mas gwiazdy progenitorowej pomoże w zrozumieniu ewolucyjnej historii wszechświata” – dodał Toma. „Pierwsze gwiazdy we wszechświecie mogłyby zostać odkryte, gdyby udało nam się wykryć ich długie rozbłyski gamma”.
Źródło historii:
Materiały dostarczone przez Uniwersytet Tohoku. Uwaga: treść może być edytowana pod kątem stylu i długości.