קרן גאמה כהה התפוצצה GRB020819. קרדיט תמונה: קק. לחץ להגדלה.
כמעט כל מה שאנחנו יודעים על היקום מגיע אלינו דרך סוכנות האור. בניגוד לחומר, האור מתאים באופן ייחודי לנסיעות למרחקים העצומים בחלל אל מכשירינו. אולם מרבית התופעות האסטרונומיות מתמשכות וניתנות לחזרה - אנו יכולים לסמוך עליהן "להסתובב" להתבוננות לטווח הארוך או "לחזור ולהתקרב" על בסיס קבוע. אבל זה לא כך לגבי התפרצויות קרני גאמא (GRB) - אותם אירועים קוסמולוגיים מסתוריים שמעבירים פוטונים (וחלקיקים תת-אטומיים) עם רמות אנרגיה גבוהות באופן אבסורדי.
ה- GRB השמימי הראשון שזוהה התרחש במהלך פיקוח על הסכם נשק גרעיני בשנת 1967. אירוע זה דרש שנים של ניתוח לפני שאושרו את מקורו מחוץ לכדור הארץ. לאחר גילוי זה הושמו שיטות טריאנגולציה פרימיטיביות באמצעות גלאים הממוקמים על בדיקות חלל שונות בתוך הרשת הבינלאומית (IPN). שיטות כאלה דרשו הרבה פריצות מספרים והפכו את המעקב המיידי באמצעות מכשירים מבוססי כדור הארץ לבלתי אפשרי. למרות העיכובים שהיו מעורבים, קטלגו מאות מקורות קרני גאמא. כיום - אפילו באמצעות האינטרנט - זה עדיין ידרוש מספר ימים להגיב באמצעות גישה לזיהוי מסוג IPN.
כל זה החל להשתנות בשנת 1991 כאשר נאס"א הכניסה את מצפה הכוכבים של קומפטון גמא ריי (CGRO) לחלל באמצעות מעבורת החלל אטלנטיס כחלק מתוכנית "המצפה הגדולה". בתוך ארבעה חודשים מרגע סריקת השמיים, CGRO הבהירה לאסטרונומים שהיקום עבר פרוקסיזמות קרני גאמה באופן ספורטיבי כמעט על בסיס יומיומי - פרוקסיזמות הנגרמות כתוצאה מאירועים קטצמליים שמטילים כמויות אדירות של גאמה וקרינת אנרגיה גבוהה אחרת ברחבי תהומות מרחב-זמן.
אבל ל- CGRO הייתה מגבלה אחת עיקרית - למרות שהיא הייתה מסוגלת לאתר קרני גאמה ולהתריע בפני אסטרונומים במהירות, היא לא הייתה מדויקת במיוחד היכן התרחשו אירועים כאלה בחלל. בגלל "מעגל השגיאות" הגדול הזה, אסטרונומים לא הצליחו לאתר את "אחרי הזוהר" האור הנראה של אירועים כאלה. למרות מגבלה זו, CGRO המשיך לאתר מאות מקורות קרני גאמה רצופות, תקופתיות ואפיזודיות - כולל סופרנובות, פולסרים, חורים שחורים, קוואזרים ואפילו כדור הארץ עצמו! בינתיים CGRO גם גילתה משהו לא מעורר חשד - פולסרים מסוימים פעלו כמעבירי רצועות צרות של קרני גאמה בלי להתלוות אל האור הנראה לעין - ובתוכו שכבה תחושת האסטרונום הראשונה של GRBs "כהים".
כיום אנו יודעים כי "פולסרים כהים" אינם המקורות ה"אפלים "היחידים של קרני הגמא ביקום. אסטרונומים קבעו כי חלק קטן מ- GRBs אפיזודי (חד-פעמי בלבד) גם הוא דל באור הנראה, והם - כמו כל מי שמדגדג על ידי הלא שגרתי והבלתי מוסבר - רוצים לדעת מדוע. למעשה GRB הם כל כך ייחודיים שלעיתים קרובות אנשים נשמעים שאומרים "כשראית GRB אחד, ראית GRB אחד".
הלוויין הראשון שפשט את הגילוי האופטי של זרימת הדם של GRB היה BeppoSAX. BeppoSAX פותחה על ידי סוכנות החלל האיטלקית באמצע שנות התשעים, והשיקה את 30 באפריל 1996 מכף קנברל והמשיכה לאתר ולהצביע על מקורות פליטת רנטגן עד שנת 2002. מעגל השגיאות של BeppoSax היה קטן מספיק כדי לאפשר לאסטרונומים אופטיים לאתר במהירות GRB רבים. זוחלים אחרונים למחקר מפורט באור גלוי בעזרת מכשירים מבוססי אדמה.
BeppoSAX נכנסה מחדש לאווירה של כדור הארץ ב- 29 באפריל 2003, אולם בשלב זה החלפתה של נאס"א (HETE-2 Explorer 2) של אנרגיה גבוהה חולפה הייתה כבר כמה שנים בתחנה במסלול כדור הארץ נמוך. מכשיר ב- HETE-2 (הגלגול הראשון שלו HETE לא הצליח להיפרד מהשלב השלישי של רקטת הפגסוס שלו בשנת 1996) הרחיב את מגוון איתור הרנטגן וסיפק מעגלי שגיאות עוד יותר נוקשים - בדיוק הדבר שהיה זקוק לאסטרונומים כדי לשפר את זמן התגובה שלהם ב איתור זרימת הדם של GRB.
שנתיים וכמה חודשים אחר כך (יום שני, 19 באוגוסט 2002), HETE-2 הציבה את הפעמונים והשריקות כמקור קרני גמא חזק התגלה אי שם בסמוך לראש הכוכב מזל דגים. אירוע זה (המכונה GRB 020819) גרם לסדרת מצפות כוכבים אסטרונומיות להתחיל ללכוד פוטונים של תדרים רדיו, כמעט אינפרא אדום, ונראים לעין במאמץ לקבוע בדיוק היכן התרחש האירוע ולעזור להבין את התופעה המניעה אותו.
על פי העיתון "רדיו אחרון הגלקסיה והמארח של החושך GRB 020819" שפורסם ב -2 במאי 2005 על ידי צוות חוקרים בינלאומי (כולל פאל יעקובסון ממכון נילס בוהר, קופנהגן דנמרק שהוכיח מאמר זה), תוך ארבע שעות אחרי גילוי הטלסקופ של Siding Spring Observatory (מטר SSID) באוסטרליה הופנה לאזור חלל שנמצא פחות מ- 1/7 מהקוטר לכאורה של הירח. 13 שעות מאוחר יותר, מכשיר שני, מעט גדול יותר - יחידת ה- P60 מטר 1.5 בהר. פלומר - הצטרף גם הוא למרדף. אף מכשיר - למרות לכידת אור קלוש כמו בעוצמה 22 - לא תפס שום דבר חריג באזור זה בחלל. עם זאת, גלקסיה ספירלית מסותרת עם פנים גדולים על פני 19.5 נפלה יפה תחת יכולת המכשירים שלהם.
חמישה עשר יום לאחר מכן, מכשיר ה- KI ESI בגובה 10 מטרים במאונה קאה, הוואי, צילם את אותו האזור באור כחול ואדום עד 26.9. בעומק אופטי זה, ניתן היה לראות "בועה" ברורה בעוצמה 24 (שנחשד כאזור היווצרות כוכבי HII) 3 שניות קשת מצפון לגלקסיית הספירלה. ניסיון אחרון לזהות דבר נוסף נעשה ב -1 בינואר 2003 - שוב באמצעות מטר 10 של הקק. לא נראה שום שינוי באור אופטי שהגיע מאזור GRB 020819. כל אלה אישרו כי שום זריחה שלא נראתה גלויה מלווה את התפרצות קרני הגמא שגילה HETE-2 כ -133 יום קודם לכן. לצוות החוקרים היה "בורגר קרני הגמא האפל" שלהם. מאוחר יותר הייתה מגיעה המשימה להבין מה היה זה לעזאזל - או לפחות לא היה ...
מעת לעת לאורך כל מחזור הבדיקה האופטית והקרוב לאינפרא אדום, פיקח על אזור ההתפרצות בתדרי גל רדיו. באמצעות ה- VLA (מערך גדול מאוד - המורכב מ -27 כלים המוגדרים Y-25 מטר הממוקמים חמישים מיילים מערבית לסוקורו, ניו מקסיקו) הצליח הצוות לתפוס שביל מדלדל של קרינה של 8.48 Ghz וזיהה את אזורו.
גלי רדיו ראשונים מ- GRB 020819 נאספו 1.75 יום לאחר התראה HETE-2. עד יום 157, רמות האנרגיה של ה- rf הוטחו עד לנקודה בה כבר לא ניתן היה לראות את המקור בביטחון. אולם בשלב זה נקבע מיקומו ל"התפוצצות "שלוש שניות קשת מצפון לליבה של גלקסיית הספירלה שעדיין לא הונקה. לרוע המזל - בגלל עילופו - לא ניתן היה לקבוע את המרחק עד הכתם עצמו באופן ספקטרוגרפי - עם זאת, נמצא כי הגלקסיה שוכנת במרחק 6.2 BLY והיא נהנית מ"ביטחון גבוה "מבחינת מערכת יחסים עם המקור.
כתוצאה מחקירות כאלה לומדים כעת האסטרונומים יותר ויותר על מחלקה של אירועים קטצמיים המביאים לשטף מסיבי של פוטונים בעלי אנרגיה גבוהה ונמוכה תוך דילוג כמעט על תדרים ביניים - כמו אור אולטרה סגול, גלוי וכמעט אינפרא אדום. האם יש משהו שיכול להסביר את זה?
בהתבסס על למידה מ- GRB 020819, צוות החוקרים בדק שלושה דגמי הלם כדורי אש כיצד GRBs כהים עשויים להתרחש. מבין השלושה (התרחבות אחידה של גזים אנרגיים גבוהים למדיום הומוגני, אפילו התרחבות למדיום מרובד, וסילון מקולמטי שחדר מדיום מסוג זה), ההתאמה הטובה ביותר להתנהגויות GRB 020819 הייתה זו של התרחבות אחידה של גזי אנרגיה גבוהה למדיום הומוגני של גזים אחרים (מודל שהוצע לראשונה על ידי האסטרופיזיקאי ר 'סארי ואח' בשנת 1998). סגולה של מודל הרחבה איזוטרופי זה הוא (במילים של צוות החקירה) כי "יש להפעיל רק כמות הכחדה צנועה" כדי להסביר את היעדר האור הנראה.
בנוסף לצמצום מגוון התרחישים האפשריים הקשורים ל- GRBs כהים, הצוות הגיע למסקנה כי "GRB 020819, פרץ קרוב יחסית, הוא רק אחד משניים מתוך 14 GRB המתמקמים בתוך (2 דקות קשת באמצעות) HETE-2 שעושה אין OA מדווח. זה תומך בהצעה האחרונה לפיה שברור ההתפרצות האפל נמוך בהרבה ממה שהוצע בעבר, אולי עד 10%. "
נכתב על ידי ג'ף ברבור
