Energetický záblesk z hlubin vesmíru

Automatické observatoře jakož i četné velké dalekohledy po celém světě nashromáždily během prvních desítek hodin po záblesku série pozorování optického protějšku i následného dosvitu, takže nyní už o záblesku leccos víme. Díky spektrům optického dosvitu pomocí velkých dalekohledů se rychle zdařilo určit vzdálenost explodujícího objektu od Země na bezmála osm miliard světelných let! Světlo dosvitu, který byl pozorovatelný řadu dní, se tedy vydalo na cestu v době, kdy bylo stáří vesmíru poloviční než je dnes. Tak vzdálené objekty jsou normálně pozorovatelné jen pomocí nejmodernějších a největších dalekohledů světa. Je proto zcela zřejmé, že zářivá energie uvolněná v tomto případě byla i na astronomické poměry gigantická. Z prvních měření vyplývá, že optický protějšek záblesku, označovaný jako GRB 080319B (tj. druhý záblesk z 19. března 2008), byl v maximu asi 2,5 milionkrát svítivější, než nejjasnější známá supernova! Šlo tedy s převahou o doposud nejsvítivější objekt ve vesmíru, zaznamenaný astronomickými prostředky.

Záblesky záření gama byly neočekávaně objeveny během studené války pomocí vojenských družic programu Vela. Družice měly za úkol odhalit případné pokusné jaderné výbuchy v zemské atmosféře; objevily však něco mnohem zajímavějšího. Ukázaly totiž, že v dalekém vesmíru dochází v průměru jednou denně k výbuchům neznámých zdrojů energetického záření gama. Pomocí specializovaných civilních družic a internetu je v posledním desetiletí možné to, co nikdy předtím nešlo. Části oblohy, kde dojde ke vzplanutí gama, jsou takřka ihned prohledány robotickými optickými dalekohledy. Tato plně automatická souhra mezi astronomickými družicemi a pozemními robotickými dalekohledy umožnila sledovat rychle slábnoucí úkazy (optické dosvity), o kterých toho zatím mnoho nevíme.

Tak se především zjistilo, že existují dvě naprosto rozdílné třídy záblesků gama, navzájem se lišící trváním pulsu záření gama. Tzv. dlouhé záblesky (trvající i několik desítek sekund) jsou zřejmě důsledkem obrovského výbuchu velmi hmotných hvězd – hypernov. Přitom během okamžiku dojde ke zhroucení jádra hypernovy na černou díru za současného vyzáření ohromného množství energie v úzce směrovaných výtryscích do okolního prostoru. Proti tomu stojí třída tzv. krátkých záblesků, o jejichž podstatě zatím nevíme nic. Ani ty nejdivočejší fyzikální modely nedokáží uspokojivě vysvětlit tak ohromné vyzáření energie během pouhých zlomků sekundy.

Díky automatickému propojení celého řetězce pozorování od sledování výbuchů záření gama přes pozorování rentgenových a optických protějšků mohou pak největší dalekohledy světa prozkoumat s nevelkým zpožděním optický dosvit záblesku a změřit nejen jeho jasnost, ale v některých případech také pořídit i jeho spektrum. Zejména spektrální měření prozradí klíčový údaj o vzdálenosti záblesku od nás a odtud se dá spočítat jak celková uvolněná energie tak i zářivý výkon ve výtrysku. Vesměs jde o hodnoty tak neuvěřitelně vysoké, uvolňované přitom v objektech o rozměrech jen několika málo desítek kilometrů, že teoretické objasnění těchto pochodů teprve začíná.

V některých případech, lze za příznivých okolností pozorovat dosvity i pomocí relativně malých dalekohledů s digitálním snímačem (kamera CCD). Záblesk GRB 080319B byl takto zachycen i na Hvězdárně v Brně na Kraví hoře pomocí zrcadlového dalekohledu o průměru 0,4 m a kamery CCD SBIG ST-XMEi ve fotometrickém filtru R (červená oblast spektra). Tento dalekohled se při vhodném počasí používá i pro veřejná pozorování oblohy, kdy ovšem kameru nahradí okulár. Pole záblesku bylo snímáno celou noc (tedy přibližně 16-24h po explozi v oboru gama) a přesně na místě udaném družicí SWIFT byl objeven nový objekt. Zpracování snímků, které stále probíhá, ukazuje, že hvězdná velikost dosvitu poklesla v té době k pouhé 20. magnitudě (tj. dosvit byl v té chvíli již půlmilionkrát slabší než nejslabší hvězdy viditelné očima!). Brněnský dalekohled je tak jeden z nejmenších přístrojů, který se do tohoto jedinečného pozorovacího programu úspěšně zapojil.

Přestože je Brno město s velmi světlou oblohou a sledování dosvitu navíc komplikoval svit Měsíce krátce před úplňkem i oblačnost, která v některých chvílích pokrývala celou oblohu, pomohla při detekci takto slabého zdroje záření moderní výpočetní technika. Díky výpočetnímu programu, jehož autorem je Dr. Filip Hroch (Masarykova univerzita), bylo možné jednotlivé expozice zkombinovat a zvýšit tak dosah přístroje až na samotnou hranici technických možností.. Úspěšné pozorování průběhu světelné křivky téhož dosvitu Mercatorovým dalekohledem o průměru zrcadla 1,2 m ohlásil také český astronom Martin Jelínek, pracující ve Španělsku (Observatoř del Teide na Tenerife, Kanárské ostrovy).

Pozorování tohoto jedinečného úkazu v široké pozemní i kosmické spolupráci astronomů z celého světa poslouží astrofyzikům k hlubšímu pochopení fyzikálních dějů nepředstavitelné mohutnosti, které se odehrály v minulosti vesmíru dávno předtím, než vznikla sluneční soustava.

Rudolf Novák
Hvězdárna a planetárium M. Koperníka v Brně

Jiří Grygar
Fyzikální ústav AV ČR, Praha

Související:

• Rekordní gama záblesk (astro.cz)
• Rozhovor: René Hudec - Nejjasnější gama záblesk (astro.cz)
• První pozorování dosvitu gama záblesku v ČR (IAN)