Spojitost mezi záblesky gama a hypernovami

Záblesk gama záření (GRB), ke kterému došlo 29. března 2003, zachytila na oběžné dráze americká družice HETE-2 ve směru k souhvězdí Lva. Záblesk trval 30 sekund. O 90 minut později byl 1m dalekohledem na observatoři Siding Spring v Austrálii a také v Japonsku detekován jasný optický protějšek. Během 24 hodin pořídil 8,2m dalekohled VLT Kueyen jeho první detailní spektrum, což mj. umožnilo určit rudý posuv (z=0,1685), kterému odpovídá vzdálenost objektu 2,65 miliónu světelných roků. Jednalo se tak o vůbec nejbližší gama záblesk v historii jejich pozorování. Až do 1. května pořizovaly přístroje FORS1 a FORS2 (což jsou kamery a spektrografy zároveň) v pravidelných intervalech další spektra. Vznikl tak unikátní soubor dat, který dokumentuje změny v chování vzdáleného objektu v nevídaných detailech.

Studium vývoje spektra optického protějšku gama záblesku se stalo základem práce, kterou tým několika desítek autorů pod vedením dánského astronoma Jense Hjortha publikoval v časopise Nature (číslo z 19. června). Výsledky autoři považují za nevyvratitelný důkaz o přímé spojitosti mezi GRB a explozemi hypernov. Hypernovy jsou považovány za konečná stádia velmi hmotných hvězd. V tomto případě se hmotnost původce události předběžně odhaduje na 25 hmotností našeho Slunce. Na konci svého života, ve stádiu Wolf-Rayetovy hvězdy, už odvrhly svoji obálku a zbytek o hmotnosti kolem 10 Sluncí je tvořen héliem, kyslíkem a těžšími prvky. Poté, co během velmi krátké doby spotřebují toto palivo, vybuchnou jako hypernovy.

Jádro se zhoutí do černé díry, obklopené akrečním diskem. Během několika sekund se vytvoří obrovský výtrysk hmoty, který se v tomto konkrétním případě šíří rychlostí rovnou zhruba 1/10 rychlosti světla vnější obálkou. Společně s intenzívním větrem nově vytvořeného radioaktivního niklu-56 proudícího z akrečního disku doslova roztříští zbytek hvězdy. Buď je to interakce výtrysku s okolním materiálem nebo srážky přímo uvnitř samotného výtrysku, co způsobí vznik gama záblesku. Detailně tento mechanismus ještě není vysvětlen. Toto je tzv. model kolapsaru, který v roce 1993 představil americký astronom Stan Woosley.

V časové posloupnosti získaných spekter se postupně vynořilo spektrum hypernovy. Pozorování pomocí VLT dále ukázala, že k explozi hypernovy a záblesku gama záření došlo v téměř stejnou dobu. Časový rozdíl maximálně dvou dnů nenechává pochyb o tom, že tyto události spolu souvisí. GRB 030329 tak přinesl chybějící článek, na který astronomové dosud marně čekali. Zároveň vyloučil další možné modely, například splynutí černých děr. To vše pro tzv. dlouhé GRB, tedy záblesky trvající déle než 2 sekundy. Kratší záblesky mohou vznikat jiným mechanismem.

Zdroj:ESO Press Release
a NASA Press Release.