ל- M15 מערכת כוכבי נויטרונים כפולה שבסופו של דבר תתמזג באלימות. קרדיט תמונה: NOAO לחץ להגדלה
התפרצויות קרני גאמה הן הפיצוצים החזקים ביותר ביקום, הפולטות כמויות אדירות של קרינה אנרגטית גבוהה. במשך עשרות שנים מקורם היה תעלומה. מדענים מאמינים כעת שהם מבינים את התהליכים המייצרים התפרצויות קרני גמא. עם זאת, מחקר חדש שנערך על ידי ג'ונתן גרינדליי מהמרכז לאוניברסיטת הרווארד-סמיתסוניאן לאסטרופיזיקה (CfA) ועמיתיו, סיימון פורטגיס זווארט (המכון האסטרונומי, הולנד) וסטיבן מקמילן (אוניברסיטת דרקסל), מצביע על מקור שעבר בעבר מעולם לא התעלם. פרצי קרניים: מפגשים מהממים בתוך אשכולות כדוריים.
"כשליש מכל התפרצויות קרני הגמא הקצרות שאנו רואים עשויות להגיע ממיזוג כוכבי נויטרונים באשכולות כדוריים", אמר גרינדלי.
התפרצויות קרני גמא (GRMA) מגיעות בשני "טעמים" מובהקים. חלקם נמשכים עד דקה, או אפילו יותר. אסטרונומים מאמינים כי אותם GRB ארוכים נוצרים כאשר כוכב מסיבי מתפוצץ בהיפרנובה. התפרצויות אחרות נמשכות רק שבריר שנייה. אסטרונומים משערים כי GRBים קצרים מקורם בהתנגשות של שני כוכבי נויטרונים, או כוכב נויטרונים וחור שחור.
רוב מערכות הכוכבים של הנויטרונים הכפולים נובעות מהתפתחותם של שני כוכבים מאסיביים שכבר מקיפים זה את זה. תהליך ההזדקנות הטבעי יגרום לשניהם להפוך לכוכבי נויטרונים (אם הם מתחילים במסה נתונה), אשר אז מסתחררים יחד לאורך מיליוני או מיליארדי שנים עד שהם מתמזגים ומשחררים פרץ קרני גאמה.
המחקר של גרינדלי מצביע על מקור אפשרי נוסף של GRBs קצרים - אשכולות כדוריות. אשכולות כדוריות מכילות כמה מהכוכבים העתיקים ביקום הדחוסים לחלל הדוק רק כמה שנות אור. רובעים צמודים כאלה מעוררים מפגשים מהממים קרובים רבים, שחלקם מובילים להחלפת כוכבים. אם כוכב נויטרונים עם בן לוויה מהמם (כמו גמד לבן או כוכב ברצף הראשי) מחליף את בן זוגו עם כוכב נויטרונים אחר, צמד כוכבי הנויטרונים שהתקבלו בסופו של דבר יתפתל יחד ויתנגש בפיצוץ, ויוצר פרץ קרני גאמה.
"אנו רואים מערכות קודמות אלה, המכילות כוכב נויטרון אחד בצורת פולסאר של אלפיות השנייה, בכל מקום באשכולות כדוריים", הצהיר גרינדלי. "בנוסף, אשכולים כדוריים ארוזים כל כך מקרוב שיש לך המון אינטראקציות. זו דרך טבעית לייצר מערכות כוכב נויטרונים כפולים. "
האסטרונומים ביצעו כ -3 מיליון הדמיות מחשב כדי לחשב את התדירות שבהן יכולות להיווצר מערכות כוכב נויטרונים כפולים באשכולות כדוריים. ביודעו כמה נוצרו במהלך ההיסטוריה של הגלקסיה, וכמה זמן לוקח למערכת להתמזג, הם קבעו את התדירות של התפרצויות קצרות בקרני הגמא הצפויות מבינארי אשכול כדוריים. הם מעריכים כי בין 10 ל -30 אחוז מכל התפרצויות קרני הגמא הקצרות שאנו רואים עשויות לנבוע ממערכות כאלה.
הערכה זו מביאה בחשבון מגמה מוזרה שנחשפה על ידי תצפיות GRB האחרונות. מיזוגים ובכך מתפרצים מביניהם כביכול "כוכב נויטרונים-כוכבי נויטרונים" - מערכות שנוצרו משני כוכבים מאסיביים שנוצרו יחד ומתו יחד - מעריכים כי הם מתרחשים פי 100 יותר מתפרצות מבינארי אשכול כדוריים. עם זאת קומץ GRBs הקצרים שנמצאו במדויק נוטים להגיע מהילות גלקטיות וכוכבים ישנים מאוד, כצפוי לאשכולים כדוריים.
"יש כאן בעיה הנהלת חשבונות גדולה," אמר גרינדלי.
כדי להסביר את חוסר ההתאמה, גרינדליי מציעה שסביר שיהיה קשה יותר להתפרץ מהתפרצויות מבינארי דיסקים מכיוון שהם נוטים לפלוט קרינה בפיצוצים צרים יותר הנראים מכיוונים פחות. "קרן" צרה יותר עשויה לנבוע מכוכבים מתנגשים שספינים שלהם מיושרים למסלולם, כצפוי עבור בינארים שהיו ביחד מרגע לידתם. כוכבים חדשים שהצטרפו, עם האוריינטציה האקראית שלהם, עשויים לפלוט התפרצויות רחבות יותר כאשר יתמזגו.
"ככל הנראה GRBs קצרים יותר מגיעים ממערכות דיסקים - אנחנו פשוט לא רואים את כולם", הסביר גרינדלי.
רק כחצי תריסר GRBs קצרים אותרו לאחרונה על ידי לווייני קרני גאמא, מה שמקשה על מחקרים מעמיקים. ככל שנאספות דוגמאות נוספות, המקורות של GRBs קצרים צריכים להיות מובנים הרבה יותר.
העיתון שהכריז על ממצא זה פורסם בגיליון המקוון של פיסיקת הטבע בינואר 29. זה זמין באופן מקוון בכתובת http://www.nature.com/nphys/index.html ובטופס הדפסה מקדימה בכתובת http://arxiv.org/abs/astro-ph/0512654.
שבסיסה בקיימברידג ', מסצ'וסטס, המרכז הרווארד-סמיתסוניאן לאסטרופיזיקה (CfA) הוא שיתוף פעולה משותף בין המצפה האסטרופיסי של סמיתסוניאן לבין המצפה במכללת הרווארד. מדעני CfA, המאורגנים בשש חטיבות מחקר, בוחנים את מקורו, האבולוציה ואת גורלו הסופי של היקום.
המקור המקורי: פרסום חדשות CfA
