Rozbłyski gamma

26 Lipca 2005

W innym poscie Mario 2005 proponował zajecie sie tym tematem . Nic na ten temat nie wiem . Jak ktos cos wie to prosze napisac . :Beer:

26 Lipca 2005

W innym poscie Mario 2005 proponował zajecie sie tym tematem . Nic na ten temat nie wiem . Jak ktos cos wie to prosze napisac .

<{POST_SNAPBACK}>

Kiedy te rozbłyski niełatwo zobaczyć czy zarejestrować naszym, choćby nie wiem jak stuningowanym, sprzętem!

Edytowane 26 Lipca 2005 przez cygnus

mario2005 · 26 Lipca 2005

Na poczatek mały wstęp dla zaszczepienia tematu.

Ogólnie są to wysokoenergetyczne rozbłyski promieniowania gamma dobiegajace z obrzeży wszechświata.

Możemy je podzielić na:

- długotrwałe emitujące promieniowanie o energii kilkadziesiąt razy większej od tej jaką nasze słońce może wyświecić. Podobno ich domem są młode galaktyki na skraju obecnie widzialnego wszechświata.

- krótkotrwałe są ponoć jeszcze bardziej wydajne (powodują je najprawdopodobniej najgwałtowniejsze procesy we wszechświecie). Ich domem jest niepoznany obszar we wszechświecie.

Arek · 26 Lipca 2005

Te najjaśniejsze można. Są w zasięgu lornetki, tylko trzeba wiedzieć gdzie patrzeć i być szybkim

Arek

mario2005 · 26 Lipca 2005

Ciekawe jak by to wyglądało gdyby tak np. wyprodukować nakładki na obiektywy lornetki z odpowiedniego scyntylatora.

Arek · 26 Lipca 2005

No to zaczynamy!

Początek historii wybuchów promieniowania gamma ma związek z okresem

zimnej wojny. Wtedy to amerykańskie satelity szpiegowskie, przeznaczone

do wykrywania błysków gamma związanych z radzieckimi próbami

nuklearnymi, zaczęły masowo donosić o rejestracji takich zjawisk.

Okazało się jednak, że promieniowanie to nie dochodzi z Ziemi lecz z

kosmosu.

Równomierny rozkład błysków na niebie sugerował, że ich źródłem nie jest

nasza Galaktyka i mogą one znajdować się w odległościach kosmologicznych

(czyli rzędu miliarda lat świetlnych). Potwierdzenie tej hipotezy

przyniósł koniec XX wieku, kiedy to udało się zaobserować rentgenowskie

i optyczne poświaty po błyskach gamma. Obserwowane w nich linie widmowe

pokazały, że ich źródła leża faktycznie w bardzo odległych galaktykach.

Przy założeniu tak ogromnej odległości błyski gamma okazują się

najbardziej energetycznymi zjawiskami w obserwowanym Wszechświecie.

Mimo swojej mocy, błyski gamma są trudne do uchwycenia bowiem czasy ich

trwania zawierają się od kilku sekund do jednej minuty. Poświata po tych

zjawiskach widoczna w promieniach rentgena, dziedzinie optycznej i

radiowej może być obserwowana od kilku dni do kilku tygodni. Oczywiście

musimy przy tym wiedzieć gdzie patrzeć.

Tak ogromne źródło energii powstaje w zasadzie tylko w momencie kolapsu

zwykłej masywnej gwiazdy do gwiazdy neutronowej lub czarnej dziury, co

kończy się ogromnym wybuchem supernowej. Typowa ilość światła

wymemitowana w błysku gamma wiąże się z przemianą około 1% masy Słońca

(10 do 28 potęgi kg) w czystą energię. Dla porównania energia wyzwolona

w wybuchu współczesnej bomby atomowej odpowiada przemianie około 1 grama

materii. Mówiąc bardziej obrazowo, błysk gamma wyzwala tyle energii co

wybuch 10 do potęgi 31 (jest to liczba 1 z 31 zerami) bomb atomowych.

Według najnoszych teorii, większość energii kolapsującej gwiazdy jest

emitowana w postacji wąskiej strugi materii i promieniowania tzw. dżetu.

Cząstki w tej strudze poruszają się z prędkością bliską prędkości

światła i w odległości 100 milionów kilometrów od centrum kolapsu oddają

swoją energię w postaci wysokoenergetycznego promieniowania gamma, które

my obserwujemy jako błysk.

Najbardziej prawdopodobnym mechanizmem produkcji promieniowania gamma

przez naładowane cząstki z dżetu jest emisja synchrotronowa. W jej

przypadku naładowane elektrony poruszają się szybko po spirali wokół

linii sił pola magnetycznego pozostawionego przez umierającą gwiazdę.

Astronomowie nie wykluczali jednak innych hipotez mówiących, że może być

to zwykłe promieniowanie termiczne rozgrzanej do milionów stopni materii

lub też utrata energii elektronów w polu silnego promieniowania.

Bardzo charakterystyczną cechą promioniowania synchrotronowego jest jego

polaryzacja. Światło, czyli inaczej fale elektromagnetyczne można

uznawać za przemieszczające się, prostopadłe do siebie i zmieniające

swoją amplitudę wektory pola elektrycznego i magnetycznego. W przypadku

normalnego promieniowania wektory te drgają we wszystkich kierunkach.

Gdy mamy do czynienia z polaryzacją promieniowania, wektory drgają tylko

w uprzywilejowanych kierunkach. Wybrany kierunek może zostać

uprzywilejowany np. przez silne pole magnetyczne i z taką właśnie

sytuacją mamy do czynienia w przypadku promieniowania synchrotronowego.

Taką polaryzację obserwuje się u błysków gamma.

Arek · 26 Lipca 2005

A teraz trochę na temat różnorodności błysków.

Kosmiczne błyski promieniowania gamma trwają od kilku milisekund

do tysięcy sekund. Jest to dość duży zakres, lecz wyróżnić w nim

można wyraźnie dwie grupy, które astronomowie nazywają długimi

błyskami gamma (trwającymi dłużej niż 2 sekundy) i krótkimi

błyskami (trwającymi krócej niż 2 sekundy). Od drugiej połowy lat

90. XX wieku zbieramy coraz więcej dowodów na to, że długie błyski

gamma są związane ze śmiercią masywnej gwiazdy. Większy problem

jest z krótkimi błyskami gamma, bo tu materiał obserwacyjny jest

znacznie uboższy.

Od 1974 roku, kiedy to Russell Hulse i Joseph Taylor odkryli

ciasny i coraz bardziej zacieśniający się układ podwójny,

składający się z dwóch gwiazd neutronowych, wiemy, że obiekty

takie mogą się zderzać. Zderzenie dwóch gwiazd, z których każda

waży od 1 do 2 mas Słońca i ma rozmiary tylko kilkunastu

kilometrów, jest bardzo gwałtownym i potężnym zjawiskiem, które

może być odpowiedzialne za krótkie błyski gamma. Najnowsze

obserwacje wykonane przez astronomów kierowanych przez J. Blooma

z University of California w Berkeley zdają się potwierdzać tą hipotezę.

Sukces grupy Blooma został zapoczątkowany przez satelitę Swift,

który 9 maja b.r. zarejestrował nowy błysk gamma, trwający tylko

30 milisekund. Błysk uzyskał oznaczenie 050509b, a satelita

określił jego położenie z dokładnością sięgającą 0.5 proc.

rozmiarów tarczy Księżyca. Był to najdokładniejszy pomiar

pozycyjny, jaki udało się uzyskać dla błysku krótkiego.

Dane z satelity Swift zostały błyskawicznie przekazane na Ziemię

i grupa Blooma od razu skierowała na niego jeden z teleskopów w

Arizonie. Szybko udało się stwierdzić, że miejsce pojawienia się

050509b pokrywa się z położeniem odległej galaktyki eliptycznej.

Było to na tyle interesujące, że obserwacje przejął natychmiast 10

metrowy teleskop Keck II znajdujący się na Hawajach. Jego

obserwacje pozwoliły potwierdzić, że galaktyką macierzystą błysku

była oddalona od nas o 2.7 miliarda lat świetlnych galaktyka

eliptyczna.

Nasza Droga Mleczna jest galaktyką spiralną, zawierającą dużo

młodych gwiazd oraz pyłu i gazu międzygwiazdowego, które stanowią

budulec dla kolejnych gwiazd. Galaktyki eliptyczne dla odmiany

wyczerpały już wszystkie swoje zasoby pyłu i gazu, przez co

składają się obecnie głównie z bardzo starych lub zaawansowanych

ewolucyjnie obiektów. Są one więc bogate w czarne dziury, gwiazdy

neutronowe i białe karły.

Związanie krótkiego błysku gamma z galaktyką eliptyczną jest więc

faktem bardzo korzystnym dla zwolenników hipotezy łączenia błysków

ze zderzeniami dwóch gwiazd neutronowych. Tych bowiem w

galaktykach eliptycznych jest pod dostatkiem.

Arek · 26 Lipca 2005

O cholera, ale przywaliłem. Ciekaw jestem czy ktoś przez to przebrnie...

Arek

Radek Grochowski · 26 Lipca 2005

Dodam tylko, że ostatnie obserwacje satelity SWIFT silnie sugerują, że do powstania krótkich blysków gamma dochodzi wówczas, gdy układ dwóch gwiazd neutronowych kolapsuje tworząc czarną dziurę i emituje przy okazji niezwykle krótki (rzędu setnych albo dziesiątych części sekundy) błysk najtwarszego promieniowania gamma. Więcej można o tym przeczytać tutaj.

Łoj, widzę że się pospieszyłem :icon_wink:

Edytowane 26 Lipca 2005 przez Radek Grochowski

BBwro · 26 Lipca 2005

O cholera, ale przywaliłem. Ciekaw jestem czy ktoś przez to przebrnie...

Arek

Nie, no w porządku, ciekawie napisane. Ale o czym tu dyskutować? Ani na nie popatrzeć się nie da, ani zdjęcia ładnego nikt nie zrobi, co najwyżej jakieś wizje artystyczne...

A jak z tym ich (potencjalnie) śmiercionośnym działaniem, jakby tak za blisko przywaliły?

Arek · 26 Lipca 2005

Radku, ja właśnie dokładnie o tym napisałem post wyżej od Twojego :Salut:

Arek

Arek · 26 Lipca 2005

Nie, no w porządku, ciekawie napisane. Ale o czym tu dyskutować? Ani na nie popatrzeć się nie da, ani zdjęcia ładnego nikt nie zrobi, co najwyżej jakieś wizje artystyczne...
A jak z tym ich (potencjalnie) śmiercionośnym działaniem, jakby tak za blisko przywaliły?

Tak jak napisałem najjaśniejsza poświata optyczna po błysku miała 8 mag. Więc da się to obejrzeć nawet przez lornetkę. A gdyby błysk walnął dostatecznie blisko to nasza atmosfera uległaby jonizacji, co miałoby dla nas skutek dość opłakany...

Arek

Radek Grochowski · 26 Lipca 2005

Radku, ja właśnie dokładnie o tym napisałem post wyżej od Twojego
Arek

Spoko, myślałem, że to już koniec. Nie było go, gdy zaczynałem pisać.

mario2005 · 26 Lipca 2005

Arek oby temat nie wyczerpał sie zbyt szybko bo padnie.

A teraz błyski.

Jak bardzo jest skupiony punkt emisjii promieniowania gamma?

Chodzi mi o samo gamma, nie o przypuszczalny punkt emisji wysokoenergetycznych cząstek.

Edytowane 26 Lipca 2005 przez mario2005

Arek · 26 Lipca 2005

Jak bardzo jest skupiony punkt emisjii promieniowania gamma?
Chodzi mi o samo gamma, nie o przypuszczalny punkt emisji wysokoenergetycznych cząstek.

Na to pytanie mógłby odpowiedzieć astronom zajmujący się modelowaniem takich zjawisk. Ja do nich nie należę więc... Wiem tylko, że dżety to bardzo wąskie struktury

Arek

mario2005 · 26 Lipca 2005

Ciekawe jak by to wyglądało gdyby tak np. wyprodukować nakładki na obiektywy lornetki z odpowiedniego scyntylatora.

Ciekawe jak by wyglądało niebo gdyby tak np. wyprodukować nakładki na obiektywy lornetki czy teleskopu wykonane z odpowiedniego scyntylatora. :blink:

Czy za pomocą takich emisji można badać skład kosmosu?

Myślę że tak, mamy taki kosmiczny radar. Źródło gdzieś w oddali a odbiornik u nas, powinno być widać takie rzeczy których normalnie nie jesteśmy w stanie zobaczyć.

Radek Grochowski · 26 Lipca 2005

Można chyba się pokusić o oszacowanie górnej granicy wielkości obszaru z którego dochodzi promieniowanie. Nie może on być większy niż czas trwania błysku pomnożony przez prędkość światła. W przypadku ultrakrótkiego błysku o czasie trwania 0.03s, o którym była mowa wcześniej odpowiadałoby to obszarowi o średnicy max. 10,000km. Tak przynajmniej szacuje się górne granice wielkości obszaru emisji w kwazarach - na postawie pomiaru okresu drobnych wahań jasności.

Mirek Krasnowski · 26 Lipca 2005

No to ja dodam, że na początku astronomowie myśleli, że rozbłyski pochodzą z naszej galaktyki. Wiązało się to z ogromną niewyobrażalną energią gdyby pochodziło spoza drogi mlecznej. Chyba jednym z pierwszych, który wysunął teorię o kosmologicznym pochodzeniu rozbłysków był profesor Paczyński. Tak coby polskie akcenty były

misiekc · 26 Lipca 2005

Dobra, no to teraz pobawmy sie w popularno naukowe gdybanie. Istnieje hipoteza (Hawking), ze czarne dziury "paruja". Szybkosc parowania jest tym wieksza im masa czarnej dziury jest mniejsza. Moze wiec jedna z przyczyn blysku gamma sa znikajace czarne dziury. A widzialna poswiata powstaje w np. w wyniku oddzialywania promieniowania z ciemna materia (lub dowolna inna) lezaca na drodze od zrodla promieniowania do nas.

Henryk · 26 Lipca 2005

A jak praktycznie odróżnić GRB od meteoru stacjonarnego? Jako że spędzam wiele godzin przyklejony do okularów lornetki, zdarzyło mi się widzieć zjawisko trwającego może około sekundy rozbłysku, jednak trudno stwierdzić które ze zjawisk to było.

A w ogóle to co to za moda na rozbłyski? Ostatnio wszędzie o nich pełno i nawet na forum dotarły... :rolleyes:

Edytowane 26 Lipca 2005 przez Henryk

misiekc · 26 Lipca 2005

...
W przypadku ultrakrótkiego błysku o czasie trwania 0.03s, o którym była mowa wcześniej odpowiadałoby to obszarowi o średnicy max. 10,000km.

A moze czas trwania blysku ma korzenie w zasadzie nieoznaczonosci Heisenberga. Prosze zauwazyc, ze h/(mc^2) = ok. 10^-34/(10^21*10^16) = ok. 10-3 sek. To jest czas porownywalny z czasem trwania blysku! W takim razie zrodlo blysku mogloby byc teoretycznie punktowe!

Poprawka: bzury popisalem :Boink: , nie umiem dodawac :Boink:

Edytowane 26 Lipca 2005 przez misiekc

Radek Grochowski · 26 Lipca 2005

A jak praktycznie odróżnić GRB od meteoru stacjonarnego? Jako że spędzam wiele godzin przyklejony do okularów lornetki, zdarzyło mi się widzieć zjawisko trwającego może około sekundy rozbłysku, jednak trudno stwierdzić które ze zjawisk to było.

Kiedyś widziałem taki błysk i zachodziłem w głowę co to mogło być. Ale to był na pewno meteor stacjonarny, bo miał jasność +3 mag, a nie ma takich jasnych błysków gamma. A jeśli chodzi o odróżnienie to wystarczy sprawdzić na drugi dzień w necie, czy SWIFT czy inny podobny nie odnotował o danym czasie i w danym miejscu błysku gamma i po sprawie :rolleyes:

mario2005 · 26 Lipca 2005

misiekc

A widzialna poswiata powstaje w np. w wyniku oddzialywania promieniowania z ciemna materia (lub dowolna inna) lezaca na drodze od zrodla promieniowania do nas

W rzeczy samej tak właśnie jest.

Źródło emituje najprawdopodobniej strumień cząstek, te zderzając się z innymi po drodze przekazuja część energii, w wyniku przemian energii, powstaje cały bukiet fal EM oraz wtórnego promieniowania cząsteczkowego.

Promieniowanie EM może powstawać również w wyniku hamowania cząsteczek w polu grawitacyjnym ( o tym pisał Arek).

Proces trwa do momętu gdy czasteczki i fale EM nie osiągną progu przy którym ilość energii jaką niosą jest na tyle mała że powoduje jedynie przemieszczenie cząstek w materii, ich podgrzanie, itp.

Edytowane 26 Lipca 2005 przez mario2005

Arek · 26 Lipca 2005

W działce błysków gamma poskich akcentów jest więcej. Jeden z najbardziej niepodważalnych dowodów obserwacyjnych wiążących błyski gamma z supernowymi zawdzięczamy Krzyśkowi Z. Stankowi (kiedyś doktorant Paczyńskiego, a jeszcze wcześniej organizator obozów astronomicznych dla młodzieży we Fromborku). W widmie poświaty po błysku GRB 030329, po odjęciu średniego kształtu widma z pierwszych dni, udało się wyłowić widmo, które do złudzenia przypomina widma uzyskiwane dla supernowych w okolicach ich maksimum blasku. Dla mnie to w zasadzie koronny dowód na związek błysków gamma z supernowymi.

Arek

sumas · 26 Lipca 2005

a przepraszam za takie trywialne pytania, ale temat niezmiernie ciekawy, a sie nieznam, ale czy "my" - Swift, może tylko zarejestrować błyski gamma tylko w takim przypadku, gdy znajdzie się w osi emisji dżetów?

bo jeżeli tak, to czy można powiązać ilośći błysków, z ilością zapadających się gwiazd masywnych?

i tylko zgadywać, ile z nich, "szczęśliwie" oś dżetów ma zwróconą ku Ziemii?

a ile np. rocznie(dziennie?) takich błysków się rejestruje?

i np. jaki % się przewiduje, że umyka rejestracji

albo prościej, jak bardzo masowe jest to zjawisko?

pozdrowienia

Edytowane 26 Lipca 2005 przez sumas