Et kraftfuldt værktøj til at karakterisere og klassificere gammastråleudbrud

Et kraftfuldt værktøj til at karakterisere og klassificere gamma-ray bursts (GRB'er) for at tillade deres brug som sporere af universets ekspansionshistorie er for nylig blevet præsenteret af et internationalt hold af forskere. Arbejdet, som er blevet offentliggjort i Astrofysisk tidsskrift , er en statistisk analyse af egenskaberne af de mystiske GRB'er, rettet mod at bestemme en undergruppe af GRB'er og undersøge den fysiske oprindelse af disse systemer.

GRB'er er de mest kraftfulde højenergibegivenheder kendt, varer mellem et par sekunder til et par timer. Under deres kortvarige fase med meget højenergi gammastråleemission (kaldet prompten), de udsender den samme mængde energi, som solen frigiver i hele sin levetid. De er blevet opdaget på sådan afstand, at deres lys har rejst mod os, siden universet kun var en tusindedel af dets nuværende størrelse. På trods af årtiers observationer, der er stadig værdifuldt lidt endeligt kendt om de fysiske mekanismer, der producerer dem. Der er mange foreslåede oprindelser, inklusive eksplosioner af ekstremt massive stjerner, fusioner af neutronstjerner eller spin down af magnetiserede massive stjerner.

Da GRB'er kan påvises i meget tidligere epoker end supernovaer, at bestemme deres iboende lysstyrke kunne spore universets ekspansionshistorie ud til væsentligt mere fjerntliggende kosmologiske tider, end det er muligt i øjeblikket. Hovedforfatter Dr. Maria Dainotti har vist, at detaljerne i den mindre energiske, men meget længerevarende røntgen-efterglødende plateaufase kan definere en underklasse af lange GRB'er, således at der opstår en meget tæt sammenhæng mellem varigheden af ​​røntgenstrålen. plateau fase, dens lysstyrke, og lysstyrken af ​​den prompte gammastrålefunktion (se fig. 1). Denne korrelation med tre parametre udpeger et plan, hvor akserne, længde, bredde og højde repræsenterer disse mængder.

Forskerne har underinddelt prøven i kategorier:flyet identificeret af guld GRB'er, og GRB'er med meget veldefinerede og mindre stejle røntgenplateauer. Denne analyse viser en endnu mindre spredning sammenlignet med flyene fra de andre klasser. Dette tyder på, at det kan bruges til kosmologiske undersøgelser, hvor det er vigtigt at kende den nøjagtige lysstyrke af de anvendte kosmologiske sporstoffer.

Der er evidens for en anden fysisk oprindelse for korte GRB'er med udvidet emission sammenlignet med de andre klasser. Dette er relevant for gravitationsbølgeastronomiens begyndende felt, hvor et tydeligt signal kan forventes i forbindelse med arrangementer, der har en kort eller lang GRB-tilknytning. Dermed, afstanden fra fundamentale planer, der er fremhævet af GRB'er med visse karakteristika, bliver et afgørende værktøj til at skelne mellem GRB-kategorier, fører til en dybere forståelse af deres natur. Der er en statistisk forskel mellem guldprøveplanet og flyet identificeret ved kortslutning med udvidet emission.

Forskerne tager skridt til at identificere den forskelligartede blanding af arter, der omfatter gamma ray zoo, et meget udfordrende program, som i sidste ende vil bestemme de fysiske mekanismer, der er ansvarlige for de mange gammastrålevarianter, og endelig opfylde løftet om deres brug som kosmologiske sonder.