A gamma-sugárzásból származó fotonok pontosan fel vannak tüntetve

A gamma-sugárzás az egész világegyetem egyik legintenzívebb eseménye, ám ezeknek a kiáramlásoknak a mechanizmusa eddig rejtély maradt.

a művésznek az a benyomása, hogy a relativista sugárhajtómű betöri a hatalmas csillagot. A közeli panel megmutatja, hogy a gamma-sugaras sorozatú sugárhajtómű kibővítése lehetővé teszi a gamma-sugarak (fehér pontokkal ábrázolt) menekülését. A kék és a sárga pontok protont, az elektronokat pedig a sugárhajtóműben reprezentálnak (NAOJ).

A RIKEN úttörő kutatás klaszterének és együttműködőinek a szimulációk segítségével megmutatták, hogy a hosszú gamma-sugárzás által kibocsátott fotonok - az univerzumban zajló egyik legintenzívebb esemény - a fotogömbből származnak - a „ relativista sugárhajtású ”, amelyet a felrobbanó csillagok bocsátanak ki.

Illusztráció, amely bemutatja a leggyakoribb gamma-sugaras robbanásmódot, amely akkor fordul elő, amikor egy hatalmas csillag összeomlik, fekete lyukat képez, és a részecskefúvókákat szinte a fénysebességgel felrobbantja. (NASA / GSFC)

A gamma-sugárzás a legerősebb elektromágneses jelenség, amelyet megfigyeltek az univerzumban, és körülbelül egy másodperc alatt annyi energiát bocsátanak ki, amennyire a nap teljes élettartama alatt szabadul fel. Bár ezeket 1967-ben fedezték fel, az óriási energiakibocsátás mögött rejlő rejtély maradt. A kutatások évtizedeiben végül kiderült, hogy a hosszú robbanások - az egyik törésfajta - az anyag relativista fúvókáiból származnak, amelyeket a hatalmas csillagok halálakor dobtak ki. A gamma-sugaraknak a fúvókákból történő előállításának módja azonban ma is rejtélyes.

A jelen kutatás, amelyet a Nature Communications-ben publikáltak, a Yonetoku relációnak nevezett felfedezésből indult - a GRB-k spektrumcsúcs-energiájának és csúcsfényességének viszonya a GRB-emisszió tulajdonságainak eddig talált legszorosabb összefüggése - az egyik szerzője készítette. . Ezáltal a legmegfelelőbb diagnosztikát nyújtja az emissziós mechanizmus magyarázatához, és a legszigorúbb tesztet a gamma-sugárzás bármely modelljére.

Mellesleg, a kapcsolat azt is jelentette, hogy a hosszú gamma-sugárzások „standard gyertyákként” használhatók a távolságméréshez, lehetővé téve a múltbeli szemléltetést, mint az 1A típusú szupernóvák - amelyeket általában használnak, annak ellenére, hogy sokkal tompabbak, mint a törtek. Ez lehetővé tenné betekintést a világegyetem történetébe és a misztériumokba, például a sötét anyag és a sötét energia.

Csak egy pillanatra az 1a típusú szupernóva felülbírálja az egész galaxist. Ez a fényerő tökéletes „szabványos gyertyát” tesz nekik - egy tárgyat, amely felhasználható csillagászati ​​távolságok mérésére (NASA / ESA.)

Számos szuperszámítógépen végzett számítógépes szimulációk felhasználásával, köztük a Japán Nemzeti Csillagászati ​​Megfigyelő Intézetének Aterui-val, a RIKEN Hokusai-val és a Yukawa Elméleti Fizikai Intézet Cray xc40-ével, a csoport az úgynevezett „fotogömb emissziós” modellre összpontosított - a GRB-k kibocsátási mechanizmusának vezető modelljei.

Ez a modell azt állítja, hogy a földön látható fotonok a relativista sugárhajtómű légköréből bocsátanak ki. A sugárhajtómű kibővülésével a fotonok könnyebben eljuthatnak belőle, mivel kevesebb tárgy van elérhető a fény szórására. Így a „kritikus sűrűség” - az a hely, ahol a fotonok el tudnak menekülni - lefelé mozog a sugárvezetéken keresztül az eredetileg magasabb és nagyobb sűrűségű anyaghoz.

A modell érvényességének tesztelésére a csapat úgy döntött, hogy tesztelje azt úgy, hogy figyelembe vegye a relativista fúvókák és a sugárzás átvitelének globális dinamikáját. A háromdimenziós relativista hidrodinamikai szimulációk és a sugárzási transzferek számításának kombinációjával a masszív csillagburkolatból kitörő relativista sugárhajtómű fénykibocsátásának értékeléséhez képesek voltak meghatározni, hogy legalább hosszú GRB-k esetében - az ilyen típusú összeomló hatalmas csillagok - a modell működött.

Ito eredményeinek összehasonlítása a megfigyelt Yonetoku relációval (Ito)

Szimulációik azt is feltárták, hogy a Yonetoku kapcsolat reprodukálható a jet-csillag kölcsönhatások természetes következményeként.

Hirotaka Ito, az úttörő kutatások klaszterének mondja; "Ez határozottan azt sugallja, hogy a fotogömbkibocsátás a GRB-k kibocsátási mechanizmusa."

Folytatja: „Miközben kiderítettük a fotonok eredetét, továbbra is vannak rejtélyek azzal kapcsolatban, hogy maguk a relativista fúvókákat generálják az összeomló csillagok.

"Számításainknak értékes betekintést kell nyújtaniuk a rendkívül erőteljes események generációjának alapvető mechanizmusainak megvizsgálásához."

források

Eredeti kutatás: http://dx.doi.org/10.1038/s41467-019-09281-z

A Scisco médiában is megjelent