Menurut astronom Andrew Levan, ada pepatah lama dalam mempelajari semburan sinar gamma: "Ketika Anda melihat satu sinar gamma meledak, Anda telah melihat ... hanya satu sinar gamma meledak. Mereka bukan semua sama, ”katanya dalam konferensi pers pada 16 April yang membahas penemuan jenis GRB yang sangat berbeda - jenis yang datang dalam rasa baru yang tahan lama.
Tiga dari ledakan bintang tahan lama yang tidak biasa ini baru-baru ini ditemukan menggunakan satelit Swift dan teleskop internasional lainnya, dan satu, bernama GRB 111209A, adalah GRB terpanjang yang pernah diamati, dengan durasi setidaknya 25.000 detik, atau sekitar 7 jam.
"Kami telah mengamati ledakan sinar gamma terpanjang dalam sejarah modern, dan berpikir peristiwa ini disebabkan oleh kematian seorang supergiant biru," kata Bruce Gendre, seorang peneliti yang sekarang terkait dengan Pusat Penelitian Ilmiah Nasional Prancis yang memimpin penelitian ini saat di Pusat Data Sains Badan Antariksa Italia di Frascati, Italia. "Itu menyebabkan ledakan bintang paling kuat dalam sejarah baru-baru ini, dan kemungkinan sejak Big Bang terjadi."
Para astronom mengatakan ketiga GRB ini mewakili kelas yang sebelumnya tidak dikenali dari ledakan bintang ini, yang timbul dari kematian para bintang supergi yang ratusan kali lebih besar dari Matahari. GRB adalah ledakan paling terang dan misterius di Semesta. Ledakan memancarkan gelombang sinar gamma - bentuk cahaya yang paling kuat - serta sinar-X, dan menghasilkan sinar yang dapat diamati pada energi optik dan radio.
Swift, teleskop Fermi dan pesawat ruang angkasa lainnya mendeteksi rata-rata sekitar satu GRB setiap hari. Mengenai mengapa jenis GRB ini belum terdeteksi sebelumnya, Levan menjelaskan jenis baru ini tampaknya sulit ditemukan karena berapa lama mereka bertahan.
"Teleskop sinar Gamma biasanya mendeteksi lonjakan cepat, dan Anda mencari ledakan - pada berapa banyak sinar gamma berasal dari langit," kata Levan kepada Space Magazine. “Tapi GRB baru ini mengeluarkan energi dalam jangka waktu yang lama, lebih dari 10.000 detik, bukan 100 detik yang biasa. Karena tersebar, lebih sulit dikenali, dan hanya sejak Swift diluncurkan kita memiliki kemampuan untuk membangun gambar GBS di langit. Untuk mendeteksi jenis baru ini, Anda harus menambahkan semua cahaya dalam jangka waktu yang lama. "
Levan adalah seorang astronom di University of Warwick di Coventry, Inggris.
Dia menambahkan bahwa GRB yang tahan lama ini cenderung lebih umum di masa lalu Semesta.
Secara tradisional, para astronom telah mengenali dua jenis GRB: pendek dan panjang, berdasarkan durasi sinyal sinar gamma. Semburan pendek berlangsung dua detik atau kurang dan dianggap mewakili penggabungan benda-benda kompak dalam sistem biner, dengan kemungkinan besar tersangka adalah bintang neutron dan lubang hitam. GRB yang panjang dapat berlangsung di mana saja dari beberapa detik hingga beberapa menit, dengan durasi khas turun antara 20 dan 50 detik. Peristiwa ini dianggap terkait dengan keruntuhan bintang berkali-kali massa Matahari dan kelahiran lubang hitam yang baru.
"Ini adalah proses yang sangat acak dan setiap GRB terlihat sangat berbeda," kata Levan saat pengarahan. “Mereka semua memiliki rentang durasi dan rentang energi. Ini akan mengambil sampel yang jauh lebih besar untuk melihat apakah jenis baru ini memiliki lebih banyak kompleksitas daripada semburan sinar gamma biasa. "
Semua GRB memunculkan jet kuat yang mendorong materi hampir dengan kecepatan cahaya ke arah yang berlawanan. Ketika mereka berinteraksi dengan materi di dalam dan sekitar bintang, pancaran-pancaran itu menghasilkan lonjakan cahaya berenergi tinggi.
Gendre dan rekan-rekannya membuat studi rinci tentang GRB 111209A, yang meletus pada 9 Desember 2011, menggunakan data sinar gamma dari instrumen Konus pada pesawat ruang angkasa Wind NASA, pengamatan X-ray dari Swift dan satelit XMM-Newton dari Badan Antariksa Eropa. , dan data optik dari observatorium robot TAROT di La Silla, Chili. Ledakan 7 jam sejauh ini merupakan GRB durasi terlama yang pernah tercatat.
Peristiwa lain, GRB 101225A, meledak pada 25 Desember 2010 dan menghasilkan emisi energi tinggi selama setidaknya dua jam. Selanjutnya dijuluki "ledakan Natal," jarak acara tidak diketahui, yang menyebabkan dua tim tiba pada interpretasi fisik yang sangat berbeda. Satu kelompok menyimpulkan ledakan itu disebabkan oleh asteroid atau komet yang jatuh ke bintang neutron di dalam galaksi kita sendiri. Tim lain menentukan bahwa ledakan itu adalah hasil dari peristiwa merger dalam sistem biner eksotis yang berjarak sekitar 3,5 miliar tahun cahaya.
"Kita sekarang tahu bahwa ledakan Natal terjadi jauh lebih jauh, lebih dari setengah melintasi alam semesta yang dapat diamati, dan akibatnya jauh lebih kuat daripada yang dibayangkan para peneliti ini," kata Levan.
Menggunakan Gemini North Telescope di Hawaii, Levan dan timnya memperoleh spektrum galaksi redup yang menjadi tuan rumah ledakan Natal. Ini memungkinkan para ilmuwan untuk mengidentifikasi garis emisi oksigen dan hidrogen dan menentukan berapa banyak garis-garis ini dipindahkan ke energi yang lebih rendah dibandingkan dengan penampilan mereka di laboratorium. Perbedaan ini, yang diketahui para astronom sebagai pergeseran merah, menempatkan ledakan sekitar 7 miliar tahun cahaya.
Tim Levan juga memeriksa 111209A dan ledakan terbaru 121027A, yang meledak pada 27 Oktober 2012. Semua menunjukkan sinar-X, emisi ultraviolet dan optik yang serupa dan semuanya muncul dari daerah pusat galaksi kompak yang secara aktif membentuk bintang. Para astronom telah menyimpulkan bahwa ketiga GRB merupakan jenis baru GRB, yang mereka sebut semburan “sangat panjang”.
"GRB ultra-panjang muncul dari bintang-bintang yang sangat besar," kata Levan, "mungkin sebesar orbit Jupiter. Karena materi yang jatuh ke lubang hitam dari tepi bintang semakin jauh jatuh, dibutuhkan waktu lebih lama untuk sampai ke sana. Karena butuh waktu lebih lama untuk sampai ke sana, itu memberi tenaga pada jet untuk waktu yang lebih lama, memberikannya waktu untuk keluar dari bintang. "
Levan mengatakan bahwa bintang Wolf-Rayet paling sesuai dengan deskripsi. "Mereka terlahir dengan lebih dari 25 kali massa Matahari, tetapi mereka terbakar sangat panas sehingga mereka mengusir lapisan hidrogen yang paling dalam sebagai aliran yang kita sebut angin bintang," katanya. Melucuti atmosfir bintang meninggalkan benda yang cukup besar untuk membentuk lubang hitam tetapi cukup kecil bagi jet partikel untuk mengebor sepanjang jalan di saat-saat khas GRB panjang
John Graham dan Andrew Fruchter, keduanya astronom di Space Telescope Science Institute di Baltimore, memberikan perincian bahwa supergiant biru ini mengandung jumlah unsur yang relatif lebih sederhana daripada unsur helium, yang oleh para astronom disebut logam. Ini cocok dengan potongan puzzle yang jelas, bahwa GRB ultra-panjang ini tampaknya memiliki preferensi intrinsik yang kuat untuk lingkungan dengan tingkat logam rendah yang hanya mengandung sejumlah kecil unsur selain hidrogen dan helium.
"GRBs dengan durasi metalisitas tinggi memang ada tetapi jarang terjadi," kata Graham. "Mereka terjadi pada sekitar 1/25 tingkat (per unit pembentukan bintang) dari peristiwa metallicity rendah. Ini adalah berita baik bagi kita di Bumi, karena kemungkinan jenis GRB ini meledak di galaksi kita sendiri jauh lebih sedikit daripada yang diperkirakan sebelumnya. ”
Para astronom mendiskusikan temuan mereka Selasa di Simposium Burst-ray Huntsville Gamma 2013 di Nashville, Tenn., Sebuah pertemuan yang disponsori sebagian oleh Universitas Alabama di Huntsville dan misi-misi Teleskop Luar Angkasa Swift dan Fermi Gamma-ray NASA. Temuan Gendre muncul di The Astrophysical Journal edisi 20 Maret.
Paper: "The Ultra-long Gamma-Ray Burst 111209A: Runtuhnya Blue Supergiant?" B. Genre et al.
Kertas: "The Metal Aversion of LGRBs." J. F. Graham dan A. S. Fruchter.
Sumber: Teleconference, NASA, University of Warwick, CNRS
