Photonen aus Gamma-Ray bursts festgestallt

Gamma-Ray Burst sinn e puer vun den energeschsten Eventer am ganzen Universum, nach bis elo ass de Mechanismus fir dës Ausfluss eppes vun engem Geheimnis bliwwen.

Kënschtler Androck vun relativisteschen Jet briechen eis vun engem massive Stär. De Close-up Panel weist wéi d'Expansioun vum Gamma-Ray Burst Jet erméiglecht Gamma-Strahlen (representéiert vu wäisse Punkten) ze entkommen. Déi blo a giel Punkten representéieren Proton an Elektronen am Jet, respektiv. (NAOJ).

Wëssenschaftler aus dem RIKEN Cluster fir Pionéieraarbecht Fuerschung a Kollaborateuren hunn Simulatioune benotzt fir ze weisen datt d'Fotonen, déi duerch laang Gamma-Ray Burst verëffentlecht sinn - ee vun den energeschsten Evenementer, déi am Universum stattfannen - an der Fotosphär stamen - déi siichtbar Deel vum " relativistesche Jet “dee vun explodéierende Stäre verëffentlecht gëtt.

Eng Illustratioun weist déi meescht üblech Zort Gamma-Ray Burst geduecht, wann e massiven Stär kollapséiert, e schwaarzt Lach bildt an de Partikelstrahlen no baussen op bal d'Liichtgeschwindegkeet ausbléisst. (NASA / GSFC)

Gamma-Strahlburgen sinn dat mächtegst elektromagnetescht Phänomen, deen am Universum observéiert gëtt, sou vill Energie a just enger Sekonn befreit oder sou wéi d'Sonn iwwer säi ganzt Liewensdauer wäert entloossen. Och wa se am Joer 1967 entdeckt goufen, ass de Mechanismus hannert dëser enormer Verëffentlechung vun der Energie laang mysteriéis bliwwen. Joerzéngte vu Studien hunn endlech opgedeckt datt laang Burgen - eng vun den Zorten vu Burst - stamen aus relativisteschen Jets vun der Matière déi während dem Doud vu masseräiche Stäre erausgestallt goufen. Wéi och ëmmer, genau wéi d'Gamma-Strahlen aus den Jets produzéiert ginn, ass haut nach Rätsel verschleiert.

Déi aktuell Fuerschung, publizéiert an der Nature Communications, huet ugefaang vun enger Entdeckung genannt der Yonetoku Relatioun - d'Relatioun tëscht der spektraler Spëtzsenergie an der Spëtzt Liichtkraaft vu GRBs ass déi enkste Korrelatioun, déi bis elo an den Eegeschafte vun der GRB Emissioun fonnt gouf - gemaach vun engem vun hiren Autoren An. Et gëtt doduerch déi bescht Diagnostik bis elo fir d'Emissiounsmechanismus z'erklären, an de striktsten Test fir all Modell vu Gamma-Ray Burst.

Iwwregens, huet d'Bezéiung och bedeit datt laang Gamma-Ray Bursts als "Standard Käerz" fir d'Miessung vun der Distanz kënne benotzt ginn, wat eis erlaabt weider weider an d'Vergaangenheet ze schätzen wéi Typ 1A Supernovae - allgemeng benotzt, trotz der vill dichter wéi d'Bursten. Dëst géif et méiglech kréien Abléck an d'Geschicht vum Universum ze kréien a Geheimnisser wéi donkel Matière an donkel Energie.

Fir just ee Moment erschéngt eng Type 1a Supernova eng ganz Galaxis. Dës Liichtkraaft mécht hinnen eng perfekt 'Standardkäerz' - en Objet dat ka benotzt ginn fir astronomesch Distanzen ze moosse (NASA / ESA.)

Benotzt Computersimulatiounen op verschidde Supercomputer, ënner anerem Aterui vum National Astronomical Observatory of Japan, Hokusai vum RIKEN, an Cray xc40 vum Yukawa Institut fir Theoretesch Physik, huet de Grupp sech op de sougenannte "photospheric Emission" Modell konzentréiert - ee vun de féierend Modeller fir den Emissiounsmechanismus vu GRBs.

Dëse Modell postuléiert datt d'Fotoen, déi op der Äerd ze gesinn sinn, aus der Photosphär vum relativisteschen Jet ofgestraalt ginn. Wann de Jet erweidert gëtt, gëtt et méi einfach fir Photone fir dobannen ze flüchten, well et manner Objete verfügbar sinn fir d'Liicht ze verdeelen. Sou ass déi "kritesch Dicht" - déi Plaz wou et méiglech ass fir d'Fotonen z'entloossen - sech duerch den Jet erofgeschnidden, op Material dat ursprénglech mat méi héich a méi héicht Dicht war.

Fir d'Validitéit vum Model ze testen, huet d'Equipe ugefaang et ze testen op eng Manéier déi d'global Dynamik vu relativisteschen Jets a Stralungsiwwerdroung berücksichtegt huet. Mat Hëllef vun enger Kombinatioun vun dreidimensionaler relativistescher hydrodynamescher Simulatiounen a Stralungstransferberechnunge fir Fotosphäresch Emissioune vun engem relativisteschen Jet aus massivem Stär-Enveloppe ze bewäerten, konnte si festzestellen, datt op d'mannst am Fall vu laange GRBs - déi Aart verbonne mat sou kollaboréiere massiv Stäre - de Modell huet geschafft.

De Verglach vu Ito Resultater mat der observéierter Yonetoku Relatioun (Ito)

Hir Simulatioune weisen och datt d'Yonetoku Relatioun als eng natierlech Konsequenz vun de jet-stellare Interaktioune reproduzéiert ka ginn.

Hirotaka Ito vum Cluster fir Pionéieraarbecht Fuerschung, seet; "Dëst hindeit staark drun datt d'fotozheresch Emissioun den Emissiounsmechanismus vun de GRBs ass."

Hie geet weider: "Iwwerdeems mir den Urspronk vun de Photonen opgekläert hunn, ginn et nach ëmmer Geheimnisser betreffend wéi déi relativistesch Jets selwer vun de kollapsenden Stäre generéiert ginn.

"Eis Berechnunge solle wäertvoll Abléck ubidden fir de fundamentale Mechanismus hannert der Generatioun vun dësen enorm mächtege Eventer ze kucken."

Quellen

Original Fuerschung: http://dx.doi.org/10.1038/s41467-019-09281-z

Och op Scisco Medien verëffentlecht