Kredit gambar: ESO
Pada 29 Maret 2003 Penjelajah Transien Tinggi Energi NASA mendeteksi ledakan sinar gamma yang cerah, dan tak lama setelah teleskop dari seluruh dunia fokus pada objek; sekarang disebut GRB 030329 dan diukur menjadi 2,6 miliar tahun cahaya. Dengan mengukur sisa-sisa ledakan, para astronom menyadari bahwa itu cocok dengan spektrum hypernova - ledakan bintang yang sangat besar, setidaknya 25 kali lebih besar dari Matahari kita sendiri. Dengan mencocokkan spektrum, para astronom memiliki bukti kuat bahwa ada beberapa hubungan antara semburan sinar gamma dan ledakan bintang yang sangat besar.
Ledakan sinar gamma yang sangat terang diamati pada tanggal 29 Maret 2003 oleh Penjelajah Transien Tinggi Energi NASA (HETE-II), di daerah langit di dalam rasi bintang Leo.
Dalam waktu 90 menit, sumber cahaya baru yang sangat terang ("sisa cahaya optis") terdeteksi dalam arah yang sama dengan menggunakan teleskop 40 inci di Siding Spring Observatory (Australia) dan juga di Jepang. Ledakan sinar gamma dinamai GRB 030329, sesuai tanggal.
Dan dalam 24 jam, spektrum pertama yang sangat terperinci dari objek baru ini diperoleh oleh spektrograf dispersi tinggi UVES pada teleskop VLT KUEYEN 8,2 m di ESO Paranal Observatory (Chile). Itu memungkinkan untuk menentukan jarak sekitar 2.650 juta tahun cahaya (pergeseran merah 0,1685).
Pengamatan lanjutan dengan instrumen multi-mode FORS1 dan FORS2 pada VLT selama bulan berikutnya memungkinkan tim astronom internasional [1] untuk mendokumentasikan secara mendetail perubahan dalam spektrum cahaya pijar optik dari ledakan sinar gamma ini. Laporan terperinci mereka muncul dalam edisi 19 Juni jurnal penelitian "Nature".
Spektrum menunjukkan munculnya spektrum supernova bertahap dan jelas dari kelas paling energik yang dikenal, "hypernova". Ini disebabkan oleh ledakan bintang yang sangat berat - mungkin lebih dari 25 kali lebih berat dari Matahari. Kecepatan ekspansi yang diukur (lebih dari 30.000 km / detik) dan total energi yang dilepaskan sangat tinggi, bahkan di dalam kelas hypernova terpilih.
Dari perbandingan dengan hypernova yang lebih dekat, para astronom mampu memperbaiki dengan akurasi yang baik saat ledakan bintang. Ternyata dalam interval plus / minus dua hari dari ledakan sinar gamma. Kesimpulan unik ini memberikan bukti kuat bahwa kedua peristiwa itu terhubung langsung.
Pengamatan ini karena itu menunjukkan proses fisik yang umum di balik ledakan hypernova dan emisi terkait radiasi sinar gamma yang kuat. Tim menyimpulkan bahwa itu kemungkinan disebabkan oleh kehancuran sesaat dari bagian dalam dari bintang yang sangat maju (dikenal sebagai model "collapsar").
Semburan sinar gamma 29 Maret akan masuk ke dalam sejarah astrofisika sebagai "peristiwa pendefenisan tipe" yang langka, memberikan bukti konklusif tentang hubungan langsung antara semburan sinar gamma kosmologis dan ledakan bintang yang sangat masif.
Apa itu Semburan Gamma-Ray?
Salah satu bidang astrofisika yang paling aktif saat ini adalah studi tentang peristiwa dramatis yang dikenal sebagai "ledakan sinar gamma (GRB)". Mereka pertama kali terdeteksi pada akhir 1960-an oleh instrumen sensitif yang mengorbit satelit militer, diluncurkan untuk pengawasan dan deteksi uji nuklir. Berasal, bukan di Bumi, tetapi jauh di luar angkasa, kilatan singkat sinar gamma energik ini berlangsung dari kurang dari satu detik hingga beberapa menit.
Terlepas dari upaya pengamatan besar, hanya dalam enam tahun terakhir telah menjadi mungkin untuk menentukan dengan akurat situs dari beberapa peristiwa ini. Dengan bantuan yang tak ternilai dari pengamatan posisi yang relatif akurat dari emisi sinar-X terkait oleh berbagai observatorium satelit sinar-X sejak awal 1997, para astronom sampai sekarang telah mengidentifikasi sekitar lima puluh sumber cahaya optik berumur pendek yang terkait dengan GRB ("afterglows optik") ).
Sebagian besar GRB ditemukan berada pada jarak yang sangat besar ("kosmologis"). Ini menyiratkan bahwa energi yang dilepaskan dalam beberapa detik selama peristiwa semacam itu lebih besar dari Matahari selama seluruh hidupnya lebih dari 10.000 juta tahun. GRB memang merupakan peristiwa paling kuat sejak Big Bang dikenal di Semesta, lih. ESO PR 08/99 dan ESO PR 20/00.
Selama beberapa tahun terakhir, bukti kuat telah menunjukkan bahwa GRB memberi sinyal runtuhnya bintang masif. Ini pada awalnya didasarkan pada kemungkinan asosiasi satu ledakan sinar gamma yang tidak biasa dengan supernova ("SN 1998bw", juga ditemukan dengan teleskop ESO, lih. ESO PR 15/98). Lebih banyak petunjuk telah muncul sejak itu, termasuk hubungan GRBs dengan daerah pembentukan bintang masif di galaksi yang jauh, menggiurkan bukti "benjolan" kurva cahaya seperti supernova di benak optik dari beberapa semburan sebelumnya, dan tanda tangan spektral dari elemen yang baru disintesis. , diamati oleh observatorium sinar-X.
Pengamatan VLT dari GRB 030329
Pada tanggal 29 Maret 2003 (tepat pukul 11.37: 14.67 jam UT) Penjelajah Transien Tinggi Energi NASA (HETE-II) mendeteksi ledakan sinar gamma yang sangat terang. Setelah identifikasi "afterglow optik" oleh teleskop 40 inci di Siding Spring Observatory (Australia), pergeseran merah dari ledakan [3] ditentukan sebagai 0,1685 dengan menggunakan spektrum dispersi tinggi yang diperoleh dengan spektograf UVES di VLT KUEYEN 8.2-m teleskop di ESO Paranal Observatory (Chili).
Jarak yang sesuai adalah sekitar 2.650 juta tahun cahaya. Ini adalah GRB normal terdekat yang pernah terdeteksi, oleh karena itu memberikan kesempatan yang telah lama ditunggu untuk menguji banyak hipotesis dan model yang telah diajukan sejak penemuan GRB pertama pada akhir 1960-an.
Dengan tujuan khusus ini, tim astronom pimpinan ESO [1] sekarang beralih ke dua instrumen kuat lainnya di ESO Very Large Telescope (VLT), multi-mode FORS1 dan kamera / spektograf FORS2. Selama periode satu bulan, hingga 1 Mei 2003, spektrum objek fading diperoleh dengan laju reguler, mengamankan serangkaian data pengamatan unik yang mendokumentasikan perubahan fisik pada objek jarak jauh dengan detail yang tak tertandingi.
Koneksi hypernova
Berdasarkan penelitian yang cermat terhadap spektrum ini, para astronom kini mempresentasikan interpretasi mereka tentang peristiwa GRB 030329 dalam sebuah makalah penelitian yang muncul di jurnal internasional "Nature" pada hari Kamis, 19 Juni. Di bawah judul "Supernova yang sangat energik yang terkait dengan letupan sinar gamma 29 Maret 2003 ", tidak kurang dari 27 penulis dari 17 lembaga penelitian, yang dipimpin oleh astronom Denmark Jens Hjorth menyimpulkan bahwa sekarang ada bukti yang tak terbantahkan tentang hubungan langsung antara GRB dan ledakan" hypernova "yang sangat masif, bintang yang sangat berkembang.
Ini didasarkan pada "kemunculan" bertahap dengan waktu spektrum tipe supernova, mengungkapkan ledakan bintang yang sangat hebat. Dengan kecepatan yang melebihi 30.000 km / detik (mis., Lebih dari 10% dari kecepatan cahaya), material yang terlontar bergerak dengan kecepatan tinggi, membuktikan kekuatan ledakan yang luar biasa.
Hypernovae adalah peristiwa langka dan mereka mungkin disebabkan oleh ledakan bintang-bintang dari apa yang disebut tipe "Wolf-Rayet" [4]. Bintang-bintang WR ini awalnya dibentuk dengan massa di atas 25 massa matahari dan sebagian besar terdiri dari hidrogen. Sekarang dalam fase WR, setelah menanggalkan lapisan luarnya, mereka terdiri dari helium, oksigen, dan unsur-unsur yang lebih berat yang dihasilkan oleh pembakaran nuklir yang intens selama fase sebelumnya dalam kehidupan singkat mereka.
“Kami telah menunggu yang ini untuk waktu yang sangat lama,” kata Jens Hjorth, “GRB ini benar-benar memberi kami informasi yang hilang. Dari spektrum yang sangat terperinci ini, kita sekarang dapat mengkonfirmasi bahwa ledakan ini dan mungkin ledakan sinar gamma panjang lainnya diciptakan melalui keruntuhan inti bintang-bintang masif. Sebagian besar teori terkemuka lainnya sekarang tidak mungkin. ”
Sebuah "acara pendefinisian tipe"
Rekannya, ESO-astronom Palle M? Ller, sama-sama puas: "Yang benar-benar membuat kami pada awalnya adalah fakta bahwa kami dengan jelas mendeteksi tanda tangan supernova yang sudah ada dalam spektrum FORS pertama yang diambil hanya empat hari setelah GRB pertama kali diamati - kami tidak mengharapkan itu sama sekali. Ketika kami mendapatkan semakin banyak data, kami menyadari bahwa evolusi spektral hampir sepenuhnya identik dengan hypernova yang terlihat pada tahun 1998. Kesamaan keduanya kemudian memungkinkan kami untuk menentukan waktu yang sangat tepat dari peristiwa supernova saat ini ”.
Para astronom menentukan bahwa ledakan hypernova (ditunjuk SN 2003dh [2]) yang didokumentasikan dalam spektra VLT dan peristiwa GRB yang diamati oleh HETE-II pasti terjadi pada waktu yang hampir bersamaan. Tunduk pada penyempurnaan lebih lanjut, paling tidak ada perbedaan 2 hari, dan karenanya tidak ada keraguan sedikit pun, bahwa keduanya terhubung secara kausal.
"Supernova 1998bw membangkitkan selera kita, tetapi butuh 5 tahun lagi sebelum kita dapat dengan yakin mengatakan, kami menemukan senjata merokok yang memakukan hubungan antara GRB dan SNe" tambah Chryssa Kouveliotou dari NASA. "GRB 030329 mungkin berubah menjadi semacam 'tautan yang hilang' untuk GRB."
Sebagai kesimpulan, GRB 030329 adalah peristiwa "pendefinisian tipe" langka yang akan dicatat sebagai daerah aliran sungai dalam astrofisika berenergi tinggi.
Apa yang sebenarnya terjadi pada 29 Maret (atau 2.650 juta tahun lalu)?
Berikut ini adalah kisah lengkap tentang GRB 030329, sebagaimana para astronom sekarang membacanya.
Ribuan tahun sebelum ledakan ini, bintang yang sangat masif, kehabisan bahan bakar hidrogen, melepaskan banyak amplop luarnya, mengubah dirinya menjadi bintang Wolf-Rayet yang kebiru-biruan [3]. Sisa-sisa bintang berisi sekitar 10 massa matahari senilai helium, oksigen, dan unsur yang lebih berat.
Pada tahun-tahun sebelum ledakan, bintang Wolf-Rayet dengan cepat menghabiskan bahan bakarnya yang tersisa. Pada suatu saat, ini tiba-tiba memicu peristiwa ledakan hypernova / gamma. Inti runtuh, tanpa mengetahui bagian luar bintang. Sebuah lubang hitam terbentuk di dalam, dikelilingi oleh piringan materi yang bertambah. Dalam beberapa detik, sebuah jet materi diluncurkan dari lubang hitam itu.
Jet itu melewati kulit terluar bintang dan, bersama dengan angin kencang dari radioaktif nikel-56 yang baru terbentuk yang meniup cakram di dalam, menghancurkan bintang itu. Hancurnya ini, hypernova, bersinar terang karena kehadiran nikel. Sementara itu, jet itu membajak material di sekitar bintang, dan menciptakan ledakan sinar gamma yang tercatat sekitar 2.650 juta tahun kemudian oleh para astronom di Bumi. Mekanisme terperinci untuk menghasilkan sinar gamma masih menjadi bahan perdebatan, tetapi terkait dengan interaksi antara jet dan materi yang sebelumnya dikeluarkan dari bintang, atau ke benturan internal di dalam jet itu sendiri.
Skenario ini mewakili model "collapsar", diperkenalkan oleh astronom Amerika Stan Woosley (University of California, Santa Cruz) pada tahun 1993 dan anggota tim saat ini, dan yang terbaik menjelaskan pengamatan GRB 030329.
“Ini tidak berarti bahwa misteri semburan sinar gamma sekarang telah terpecahkan,” kata Woosley. “Kami yakin sekarang bahwa ledakan panjang melibatkan keruntuhan inti dan hypernova, kemungkinan menciptakan lubang hitam. Kami telah meyakinkan sebagian besar skeptis. Namun, kami belum bisa mencapai kesimpulan apa pun tentang apa yang menyebabkan ledakan sinar gamma pendek itu, yang panjangnya di bawah dua detik. ”
Sumber Asli: Siaran Berita ESO
