Fotonet nga plasjet e rrezeve gama të pikëzuara

Bateritë e rrezeve gama janë disa nga ngjarjet më energjike në të gjithë Universin, megjithatë deri tani, mekanizmi për këto dalje ka mbetur diçka e misterit.

përshtypja e artistit për avion relativistik që na prish një yll masiv. Paneli i afërt tregon se si zgjerimi i avionit të shpërthimit të rrezeve gama mundëson që rrezet gama (të përfaqësuar nga pika të bardha) të shpëtojnë. Pikat blu dhe të verdha përfaqësojnë protone dhe elektrone brenda avionit, përkatësisht. (NAOJ).

Shkencëtarët nga RIKEN Cluster for Pioneering Research dhe bashkëpunëtorët kanë përdorur simulime për të treguar se fotonet e emetuara nga plasjet e gjata të rrezeve gamma - një nga ngjarjet më energjike që do të ndodhin në univers - kanë origjinën në fotosferë - pjesën e dukshme të " jet relativist ”që lëshohet nga yjet që shpërthejnë.

Një ilustrim që tregon llojin më të zakonshëm të shpërthimit të rrezeve gamma që mendohet të ndodhë kur një yll masiv shembet, formon një vrimë të zezë dhe shpërthen avionët e grimcave nga jashtë me gati shpejtësinë e dritës. (NASA / GSFC)

Bateritë e rrezeve gama janë fenomeni më i fuqishëm elektromagnetik i vërejtur në univers, duke lëshuar sa më shumë energji në vetëm një sekondë ose aq sa dielli do të lëshojë gjatë gjithë jetës së tij. Megjithëse u zbuluan në vitin 1967, mekanizmi që qëndron pas kësaj lëshimi të madh të energjisë mbeti shumë misterioz. Dekadat e studimeve zbuluan përfundimisht se plasaritjet e gjata - një nga llojet e plasaritjeve - burojnë nga avionët relativistë të materies të nxjerrë gjatë vdekjes së yjeve masivë. Sidoqoftë, saktësisht se si rrezet gama prodhohen nga avionët është ende e mbuluar në mister sot.

Hulumtimi i tanishëm, i botuar në Nature Communications, filloi nga një zbulim i quajtur relacioni Yonetoku - lidhja midis energjisë maksimale spekale dhe shkëlqimit të pikës së GRB-ve është korrelacioni më i ngushtë i gjetur deri më tani në vetitë e emetimit GRB - bërë nga një prej autorëve të tij . Ai siguron në këtë mënyrë diagnostikimin më të mirë deri më tani për shpjegimin e mekanizmit të emetimeve, dhe testin më të rreptë për çdo model të plasjeve të rrezes gama.

Rastësisht, marrëdhënia nënkuptonte gjithashtu që shpërthimet e gjata të rrezeve gama mund të përdoren si një "qiri standard" për matjen e distancës, duke na lejuar të shohim më tej në të kaluarën sesa supernovat e tipit 1A - që zakonisht përdoren, pavarësisht se janë shumë më të errëta se plasjet. Kjo do të bëjë të mundur që të fitohen njohuri si për historinë e universit, ashtu edhe për misteret siç janë lënda e errët dhe energjia e errët.

Vetëm për një moment, një supernova tip 1a tejkalon një galaktikë të tërë. Kjo shkëlqim i bën ata një 'qiri standard' i përsosur - një objekt që mund të përdoret për të vlerësuar distancat astronomike (NASA / ESA.)

Duke përdorur simulime kompjuterike të kryera në disa superkompjuterë, përfshirë Aterui të Observatorit Kombëtar Astronomik të Japonisë, Hokusai të RIKEN, dhe Cray xc40 të Institutit Yukawa për Fizikë Teorike, grupi u përqëndrua në të ashtuquajturin modeli "emisionim fotografik" - një nga modelet kryesore për mekanizmin e emetimit të GRB-ve.

Ky model postulon se fotonet e dukshme në tokë janë emetuar nga fotosesioni i avionit relativist. Ndërsa avioni zgjerohet, bëhet më e lehtë për foton të shpëtojnë nga brenda, pasi që ka më pak objekte në dispozicion për të shpërndarë dritën. Kështu që, “densiteti kritik” - vendi ku bëhet e mundur që foton të shpëtojnë - lëviz poshtë, përmes avionit, tek materiali që ishte fillimisht në dendësi më të mëdha dhe më të larta.

Për të provuar vlefshmërinë e modelit, ekipi u vendos për ta provuar atë në një mënyrë që mori parasysh dinamikën globale të avionëve relativist dhe transferimin e rrezatimit. Duke përdorur një kombinim të simulimeve hidrodinamike relativiste tre-dimensionale relativiste dhe llogaritjeve të transferimit të rrezatimit për të vlerësuar emetimet fotospherike nga një avion relativist që shpërthen nga zarfi masiv i yjeve, ata ishin në gjendje të përcaktonin se të paktën në rastin e GRB-ve të gjata - lloji i lidhur me të tilla duke u shembur yje masivë - modeli funksionoi.

Krahasimi i rezultateve të Ito me marrëdhënien e vrojtuar Yonetoku (Ito)

Simulimet e tyre zbuluan gjithashtu se marrëdhënia Yonetoku mund të riprodhohej si pasojë natyrore e ndërveprimeve jet-yjore.

Hirotaka Ito nga Cluster for Pioneering Research, thotë; "Kjo sugjeron fuqimisht që emetimi fotografik është mekanizmi i emetimit të GRB-ve."

Ai vazhdon: “Ndërsa kemi sqaruar origjinën e fotoneve, ka akoma mistere në lidhje me mënyrën sesi gjenerohen vetë avionët relativistë nga yjet që rrëzohen.

"Llogaritjet tona duhet të japin një pasqyrë të vlefshme për të kërkuar në mekanizmin themelor prapa gjenerimit të këtyre ngjarjeve jashtëzakonisht të fuqishme."

burimet

Hulumtim origjinal: http://dx.doi.org/10.1038/s41467-019-09281-z

Botuar gjithashtu në mediat Scisco