Att avslöja mysteriet med Gamma Ray Bursts (GRBs) är en berättelse fylld med internationell intrig, fantastiska påståenden, allvarliga backspårning och stegvisa förbättringar i vår förståelse av den verkliga naturen och implikationerna av de mest energiska, destruktiva krafterna i universum. Nya resultat från ett team av forskare som studerar så kallade "mörka gammastrålar" har fastnat en ny bit i GRB-pusslet. Denna forskning presenteras i en artikel som ska visas i tidskriften Astronomy & Astrophysics den 16 december 2010.
Upptäckten av GRB: er var ett oväntat resultat av det amerikanska rymdprogrammet och militären som höll koll på ryssarna för att verifiera överensstämmelse med ett förbud mot kallt krigsförbud mot kallt krig. För att vara säker på att ryssarna inte detonerade kärnvapen på månens bortre sida, var 1960-talets Vela-rymdskepp utrustade med gammastråldetektorer. Månen kan skydda den uppenbara signaturen av röntgenstrålar från bortre sidan, men gammastrålar skulle tränga in genom månen och skulle kunna upptäckas av Vela-satelliterna.
År 1965 blev det uppenbart att händelser som utlöste detektorerna men tydligt inte var signaturer av kärnvapen detonationer, så de var försiktigt, och i hemlighet, inlämnade för framtida studier. 1972 kunde astronomer dra av riktningarna till händelserna med tillräcklig noggrannhet för att utesluta solen och jorden som källor. De kom till slutsatsen att dessa gammastrålehändelser var "av kosmiskt ursprung". År 1973 tillkännagavs denna upptäckt i Astrophysical Journal.
Detta skapade ganska rörelse i det astronomiska samhället och dussintals artiklar om GRB och deras orsaker började dyka upp i litteraturen. Ursprungligen kom de flesta hypoteser om att dessa händelser kommer från vår egen galax. Framstegen var smärtsamt långsam fram till 1991 lanseringen av Compton Gamma Ray Observatory. Denna satellit gav avgörande data som indikerade att distributionen av GRB inte är partisk mot någon särskild riktning i rymden, till exempel mot det galaktiska planet eller mitten av Vintergalaxen. GRB kom från överallt runt omkring oss. De är "kosmiska" med ursprung. Detta var ett stort steg i rätt riktning, men skapade fler frågor.
I decennier sökte astronomer efter en motsvarighet, alla astronomiska objekt som sammanfaller med en nyligen observerad skur. Men bristen på precision i GRB: s placering med dagens instrument frustrerade försök att fästa källorna till dessa kosmiska explosioner. 1997 upptäckte BeppoSAX en GRB i röntgenstrålar kort efter en händelse och det optiska efter glödet upptäcktes 20 timmar senare av William Herschel-teleskopet. Djupavbildning kunde identifiera en svag, avlägsen galax som värd för GRB. Inom ett år var argumentet om avstånd till GRB slut. GRB förekommer i extremt avlägsna galaxer. Deras associering med supernovaer och döden av mycket massiva stjärnor gav också ledtrådar till naturen hos systemen som producerar GRB.
Det tog inte så lång tid innan tävlingen för att identifiera optiska efterglasögon med GRB-värmer uppvärmts och nya satelliter hjälpte till att kartlägga dessa platser efter glöd och deras värdgalaxer. Swift-satelliten, som sjösattes 2004, är utrustad med en mycket känslig gammastråldetektor såväl som röntgen- och optiska teleskop, som snabbt kan slävas för att observera efterglödutsläpp automatiskt efter en skur, samt skicka meddelande till ett nätverk teleskop på marken för snabb uppföljning av observationer.
Idag känner astronomer igen två klassificeringar av GRB: er, långvariga händelser och kortvariga händelser. Korta gammastrålar kan troligen bero på sammanslagna neutronstjärnor och inte associeras med supernovaer. Gamma-ray bursts (GRB) med lång varaktighet är kritiska för att förstå fysiken för GRB-explosioner, effekterna av GRBs på deras omgivningar, liksom konsekvenserna av GRBs på tidig stjärnbildning och universums historia och öde.
Medan röntgen efterglödning vanligtvis upptäcks för varje GRB, vägrade vissa fortfarande att ge upp sin optiska efterglöd. Ursprungligen myntades de GRB med röntgen men utan optiska efterglasögon "mörka GRB". Definitionen av "mörk gammastrålning" har förfinats genom att lägga till en tids- och ljusstyrkegräns och genom att beräkna den totala energiproduktionen från GRB.
Denna brist på en optisk signatur kan ha flera ursprung. Efterglödningen kan ha en iboende låg ljusstyrka. Med andra ord kan det bara finnas ljusa GRB och svaga. Eller så kan den optiska energin absorberas starkt av mellanliggande material, antingen lokalt runt GRB eller längs sikten genom värdgalaxen. En annan möjlighet är att ljuset kan vara på så hög rödförskjutning att täckning och absorption av det intergalaktiska mediet skulle förbjuda detektering i R-bandet som ofta används för att göra dessa detekteringar.
I den nya studien kombinerade astronomer Swift-data med nya observationer gjorda med hjälp av GROND, ett dedikerat GRB-uppföljningsinstrument fäst vid 2,2-meters MPG / ESO-teleskopet vid La Silla i Chile. GROND är ett exceptionellt verktyg för studier av GRB-efterglöd. Den kan observera en bristning inom några minuter efter en varning som kommer från Swift, och den har förmågan att observera genom sju filter samtidigt som täcker de synliga och nära infraröda delarna av spektrumet.
Genom att kombinera GROND-data som tagits genom dessa sju filter med snabba observationer, kunde astronomer exakt bestämma mängden ljus som släpps ut av efterglödet vid mycket olika våglängder, hela vägen från högenergi röntgenstrålar till nästan infraröd. De använde sedan dessa data för att direkt mäta mängden dolda damm mellan GRB och observatörer på jorden. Tack och lov har teamet upptäckt att mörka GRB inte behöver exotiska förklaringar.
Vad de fann är att en betydande del av skurar dimmas till cirka 60–80 procent av deras ursprungliga intensitet genom att dölja damm. Denna effekt är överdriven för de mycket avlägsna skurarna, så att observatören ser bara 30–50 procent av ljuset. Genom att bevisa att detta är så har dessa astronomer slutgiltigt löst pusslet för de saknade optiska efterglödorna. Mörka gammastrålar är helt enkelt de som har fått sitt synliga ljus helt avskalat innan det når oss.
