Už docela dávno jsme si všimli, že nás z hlubin vesmíru skrápějí tvrdé záblesky o vysokých energiích. Bývají dlouhé anebo krátké, které trvají maximálně 2 sekundy. Dlouhých gama záblesků je většina a mívají jasný dosvit (afterglow), takže jim už vcelku rozumíme. Obvykle přicházejí z oblastí intenzivní tvorby hvězd a podle všeho vznikají při zhroucení hvězdných obrů. Pokud jde o krátké gama záblesky, tam je to poněkud slabší. Podle nejvíce oblíbené představy vznikají při srážce dvou neutronových hvězd anebo neutronové hvězdy a černé díry. Až doteď jsme ale neměli v ruce žádný pořádný důkaz.
Pozoruhodná příležitost konečně prolomit tajemství krátkých gama záblesků nastala 3. června, kdy vesmírná gama observatoř Swift zachytila extrémně jasný krátký gama záblesk, nesoucí teď označení GRB 130603B. Přiletěl z galaxie vzdálené 4 miliardy světelných let a trval pouhou jednu desetinu sekundy.
Zároveň byl ale zhruba 100 miliardkrát jasnější, než jeho dosvit. Ten byl ve viditelném světle zpozorován teleskopem William Herschel Telescope na kanárském ostrovu La Palma a jeho vzdálenost určil teleskop Gran Telescopio Canarias tamtéž.
Nial Tanvir z Univerzity v Leiscesteru a jeho tým se pohotově chopili příležitosti a povedlo se jim získat takzvaný Ředitelský pozorovací čas Hubbleova vesmírného dalekohledu (Director"s Discretionary (DD) Time), který činí každoročně zhruba 10 procent pozorovacího času a je rezervovaný právě pro podobné nečekané objevy. V blízkém infračerveném světle se jim v místě původu záblesku podařilo pozorovat matný červený objekt, který tam po dalších třech týdnech už nebyl.
Vše nasvědčuje tomu, že Tanvir a spol. vůbec poprvé cíleně pozorovali doposud jen teoretický typ hvězdné exploze – kilonovu. Stručně řečeno, kilonova vzniká při srážce neutronových hvězd a je asi tisíckrát silnější než nova, hvězdná exploze doprovázející vznik bílého trpaslíka. Zároveň ale dosahuje pouze jedné desetiny až jedné setiny jasnosti typické supernovy, jaké odpaluje zhroucení veliké hvězdy. Kilonova by měla trvat zhruba týden a ve viditelném a blízce infračerveném světle by měla vyzářit každou sekundu tolik energie, jako naše Slunce za několik let. Pozorovaná kilonova se chovala podle nedávných předpovědí a podle Tanvira jde o velmi pádný doklad povahy vzniku krátkých gama záblesků. Jejich původcem by tedy v naprosté většině případů měla být srážka neutronových hvězd.
Pozorování krátkého gama záblesku GRB 130603B se nedávno stalo slavným kvůli úvahám o původu těžkých prvků Mendělejevovy tabulky, jako je zlato nebo platina. Právě exploze kilonov by měly být zásadním zdrojem těchto prvků v celém známém vesmíru. Srážky neutronových hvězd spojené s kilonovami by také měly vyzařovat intenzivní gravitační vlny, které si vyloženě říkají o pozorování. Doposud jsme se sice nenašli, ale podle pokroku ve vývoji nových pozorovacích zařízení bychom to měli zvládnout během pár let. A tyhle přístroje budou cílit právě na kilonovy.
Literatura
Hubblesite News 3.8. 2013, Nature online 3.8. 2013, Wikipedia (Gamma-ray burst).
Diskuze:
Trochu k rozložení prvků v Galaxii
Vladimír Wagner,2013-08-06 08:32:23
Rozložení prvků ve vesmíru není úplně rovnoměrné, ale "zněčištění" těžkými prvky je poměrně dobře promícháno. Je třeba si uvědomit, že zdrojů je velké množství a těžší prvky vznikaly už před miliardami let a produkují se hodně dlouho a na promíchání je tak dostatek času. Velmi hmotné hvězdy, které jsou zdrojem jak lehčích tak těch nejtěžších prvků (v podobě supernov a případně těch srážek neutronových hvězd) mají dobu života desetitisice až miliony let, takže dokázaly zásobovat nejen Galaxii těmito prvky už brzy po vzniku vesmíru. Ostatně CNO zyklus, který se silně uplatňuje i u Slunce by nebyl možný bez prvků, které v původní hmotně po Velkém třesku nebyly.
Jinak, opravdu se nezměnil názor, že prvky těžší než železo (tedy i zlato a platina) vznikají při výbuchu supernovy. Zmiňovaná práce jen naznačuje, že jejich zdrojem by mohly být i srážky neutronových hvězd. Jakým podílem přispívají je třeba zjistit detailnějším zkoumáním.
Martin Plec,2013-08-06 09:39:19
Díky za vysvětlení, váš komentář k jinému článku zde, na který odkazoval Vojtěch Kocián, zasazuje tohle senzační tvrzení (o produkci těžkých prvků při srážkách neutronových hvězd) zpět do reality, ale bohužel jsem jej tenkrát nečetl.
Otázka trošku bokem: Existují nějaké odhady, kolik hmoty se v průběhu času navždy ztrácí ve zbytcích hvězd nebo jiným způsobem, takže už se nikdy nedá použít k tvorbě další generace hvězd nebo planet?
K tomu jsem včera v nějaké diskuzi četl odhad, že průměrný atom se za dobu existence Vesmíru ohřál nejvýše ve dvou hvězdách (v mlhovinách to asi bude více, jinde méně). Takže kolik tak asi těžkých prvků se navždy utopí v druhé hvězdě, do které se dostanou?
Kromě toho prý (v jiné diskuzi) velká část materiálu při supernově odletí rychlostí okolo 0.1c, takže pak už není síly, která by je zastavila a navždy letí Vesmírem nepoužitelný pro další použití. Nějak se mi to nezdá. To by pak Vesmír těžko měl vláknitou strukturu, když by všude byla nějaká rychle letící hmota...
Martin Plec,2013-08-05 16:38:33
Když to trošku rozvedu, tak nemusí být žádná jedna velká černá díra, ze které pochází veškeré zlato v celé galaxii, ale nejspíš jich byla spousta "obyčejných".
Zajímalo by mě však, jak dobře mají fyzici tuhle teorii propočítanou.
1. Zlato totiž není až tak úplně vzácný prvek (i když hmotnostně jsou jej ve Vesmíru jen milióntiny? procenta veškeré hmoty, pořád je to hodně), tak to muselo proběhnout setsakra hodně srážek neutronových hvězd, aby tohle množství zlata vzniklo.
2. A za druhé mi není jasné, jak se stalo, že se toto zlato promíchalo s ostatním materiálem vzniklým třeba při supernovách. Protože při těchto různých procesech vznikají přednostně různé prvky, čekal bych, že poměrné rozložení těchto prvků bude (i v naší galaxii) velmi nerovnoměrné. Dá se tato nerovnoměrnost pozorovat?
Myslím, že jste si odpověděl sám.
Jaromír Ticháček,2013-08-05 19:50:57
A to hned na začátku svého příspěvku. Ano, zdrojů bylo hodně. Je to jako otázka, co mají společného prameny Labe, Vltavy, Úpy, Metuje, ... Je to koryto pod Mělníkem. A ty nehomogenity? Stejně jako v tom korytu. Časem se to všechno víceméně promíchá. Jen, jako v tom korytu budou nějaké turbulence. Gravitace a proudy sem tam odnesou něco, něco jiného uloží, čas od času vznikne vír, karfiol, bubliny. Tedy hvězdy, mlhoviny, planety. Jako v tom korytu. bahno, bahno a furt jen bahno. Sem tam kámen, kostra z mopeda, starý hrnec... Ale jen z blízka.
Martin Plec,2013-08-05 23:57:31
Ptám se, protože nemám dost dobrou představu, jak moc se ten materiál stihnul promíchat. Očekávám, že fyzici, kteří tyto teorie vytvářejí, to propočítané mají.
Kolikrát se tak průměrný atom zlata stal od doby svého vzniku při srážce neutronových hvězd součástí nějaké supernovy? Můj odhad je, že nula celá nickrát, tj. řekněme že 9 z 10 atomů zlata se po svém vzniku už nikdy do žádné hvězdy nepodívalo. Dále, naše Galaxie se za svou existenci otočila max. 40x, což mi rovněž nepřipadá jako moc důkladné promíchání. Ale to může být i tím, že jsem účinnost míchání nikdy měřit nezkoušel.
(Pro srovnání, voda ve Vltavě proteče od svého pramene do moře za milión let asi tak 25 miliónkrát (odhad). Mořské proudy obkrouží oceán několikrát za rok.)
Čekal bych spíš, že hmota, která v nějakém místě galaxie vznikla, se tam bude více méně držet pořád. Ale asi máte pravdu, že ta ovlivněná oblast mohou být i tisíce světelných let, a tam se jistě nachází ohromné množství černých děr a neutronových hvězd, které mohly potenciálně tu hmotu kdysi vyvrhnout.
Zlato vzniká i v supernovách
Vojtěch Kocián,2013-08-06 07:44:31
Je tedy možné, že ze srážky neutronových hvězd pochází jen zanedbatelná část pozemského zlata.
Nesmysl z jednoho z předchozích článků tu komentoval pan Wagner 25.07.2013 v 13:38
http://www.osel.cz/index.php?clanek=7024&akce=show2&dev=1#diskuze
Je zajímavé, jak rychle si čtenáři takovou informaci vštípí za fakt a oponenturu už nikdo nečte.
Jestliže tady máme zlato či dokonce těžší prvky.
Karel Rabl,2013-08-05 11:06:57
Nebylo by od dobré se zeptat kde je ta neutronová hvězda či černá díra, ze které to zlato na zemi pochází.Vzhledem k tomu, že "neletíme" rychlostí světla neměla by být příliš daleko
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
