Lys fra enorm eksplosjon for 12 milliarder år siden når jorden

Gamma-ray burst 1404191 ble oppdaget kl. 23.00 19. april av SMUs robotiske ROTSE-IIIb-teleskop ved McDonald Observatory, Fort Davis, Texas. Bilde med lov fra Southern Methodist University

Gamma-ray burst 1404191 ble oppdaget kl. 23.00 19. april av SMUs robotiske ROTSE-IIIb-teleskop ved McDonald Observatory, Fort Davis, Texas. Bilde med lov fra Southern Methodist University

For mer enn 12 milliarder år siden-kort tid etter Big Bang-skjedde en sjelden, høyenergi-eksplosjon. Lyset nådde nylig jorden og var synlig på himmelen. I dag kaller vi disse eksplosjonenegammastråler. Lyset fra denne reiste i 12,1 milliarder år før det ble oppdaget og observert av et teleskop, ROTSE-IIIb, eid av Southern Methodist University, Dallas.

Gamma-ray bursts antas å være den katastrofale kollapsen til en stjerne på slutten av livet. SMU -fysikere rapporterer at teleskopet deres var det første på bakken som observerte utbruddet og tok et bilde, sa Farley Ferrante, doktorgradsstudent ved SMUs fysiske institutt, som overvåket observasjonene sammen med to astronomer i Tyrkia og Hawaii.

Opptatt som GRB 140419A av NASAs gammastrålekoordinaternettverk, ble utbruddet oppdaget klokken 23.00 19. april av SMUs robotteleskop ved McDonald -observatoriet i Davis -fjellene i Vest -Texas.

Gamma-ray bursts er ikke godt forstått av astronomer, men de anses som viktige, sa Ferrante.

'Som NASA påpeker, er gammastrålesprengninger de kraftigste eksplosjonene i universet siden Big Bang,' sa han. 'Disse utbruddene frigjør mer energi på 10 sekunder enn jordens sol under hele forventet levetid på 10 milliarder år.'

Noen av disse gammastrålesprengene ser ut til å være relatert til supernovaer, og tilsvarer slutten på livet til en massiv stjerne, sa Robert Kehoe, fysikkprofessor og leder for SMU-astronomiteamet.



“Gamma-ray bursts kan være spesielt massive fettere til supernovaer, eller kan svare til tilfeller der eksplosjonsutkastet er mer strålende i vår retning. Ved å studere dem lærer vi om supernovaer, ”sa Kehoe.

Forskere klarte ikke å oppdage optisk lys fra gammastrålespreng før på slutten av 1990-tallet, da teleskopteknologien ble bedre. Blant alle lysene i det elektromagnetiske spekteret har gammastråler de korteste bølgelengdene og er bare synlige ved bruk av spesielle detektorer.

Gamma-ray bursts skyldes varme stjerner som måler så enorme som 50 solmasser. Eksplosjonen oppstår når stjernene går tom for drivstoff og faller sammen på seg selv og danner sorte hull.

Ytre lag detonerer og skyter ut materiale langs rotasjonsaksen i kraftige, høyenergiske jetfly som inkluderer gammastråling.

Etter hvert som gammastrålingen synker, gir eksplosjonen et etterglød av synlig optisk lys. Lyset blekner i sin tur veldig raskt, sa Kehoe. Fysikere beregner avstanden til eksplosjonen basert på lysets bølgelengde, eller rødskift.

'Det optiske lyset er synlig alt fra noen få sekunder til noen få timer,' sa Kehoe. 'Noen ganger kan optiske teleskoper fange spektrene. Dette lar oss beregne lysets røde forskyvning, som forteller oss hvor raskt lyset beveger seg bort fra oss. Dette er en indirekte indikasjon på avstanden fra oss. ”

Observasjonsdata fra gammastråler kan forskere forstå strukturen i det tidlige universet

For å sette en kontekst på alderen på de nye gammastrålingsoppdagelsene, påpeker Kehoe og Ferrante at Big Bang skjedde for 13,81 milliarder år siden. GRB 140419A er på et rødt skift på 3,96, sa Ferrante.

'Det betyr at GRB 140419A eksploderte for omtrent 12,1 milliarder år siden,' sa han, 'som bare er omtrent en og en halv milliard år etter at universet begynte. Det er virkelig gammelt. '

Bevæpnet med bilder av utbruddet, kan astronomer analysere observasjonsdataene for å trekke ytterligere konklusjoner om strukturen i det tidlige universet.

'På tidspunktet for denne gammastrålesprengningens eksplosjon så universet veldig annerledes ut enn det gjør nå,' sa Kehoe. 'Det var et tidlig stadium av dannelsen av galakser. Det var ikke tunge elementer for å lage jordlignende planeter. Så dette er et glimt av det tidlige universet. Det er viktig å observere gammastråleutbrudd for å få informasjon om det tidlige universet. ”

GRB 140419As lysstyrke, målt på dets evne til å bli sett av noen på jorden, var av 12. størrelse, sa Kehoe, som indikerer at den bare var 10 ganger svakere enn det som er synlig gjennom kikkerten, og bare 200 ganger svakere enn det menneskelige øyet kan se , Sa Kehoe.

'Forskjellen i lysstyrke er omtrent den samme som mellom den lyseste stjernen du kan se på himmelen, og den svakeste du kan se med det blotte øye på en klar, mørk natt,' sa Kehoe. 'Tatt i betraktning at denne tingen var på kanten av det synlige universet, er det en ekstrem eksplosjon. Det var noe stort. Veldig stor.'

SMU -teleskop svarte på NASA -satellittens oppdagelse og varsling

SMUs Robotic Optical Transient Search Experiment (ROTSE) IIIb er et robotteleskop. Det er en del av et nettverk av jordteleskoper som reagerer på en NASA-satellitt som er sentral for romfartsorganisasjonens Swift Gamma-Ray Burst Mission. Bilder av gammastrålingsutbruddene er på https://bit.ly/1kKZeh5.

Når Swift-satellitten oppdager et gammastrålespreng, videresender den stedet umiddelbart. Teleskoper rundt om i verden, for eksempel SMUs ROTSE-IIIb, svinger til handling for å observere utbruddets etterglød og fange bilder, sa Govinda Dhungana, en SMU-doktorgradsstudent som deltok i gammastrålingsforskning.

SMUs ROTSE-IIIb observerer optisk utslipp fra flere gammastrålespreng hvert år. Den observerte GRB 140419A bare 55 sekunder etter at utbruddet ble oppdaget av Swift.

Bare dager senere observerte og rapporterte ROTSE-IIIb et annet sjeldent og fjernt gammastrålespreng, GRB 140423A, klokken 03.30 23. april. Rødskiftet av det utbruddet tilsvarer et tilbakeblikk i tid på 11,8 milliarder år. ROTSE-IIIb observerte det 51 sekunder etter at utbruddet ble oppdaget av Swift.

'Vi har den lyseste oppdagelsen og den tidligste responsen på begge disse fordi teleskopet vårt er fullt robotisk og ingen menneskelige hender var involvert,' sa Ferrante.

Ferrante, den første som sjekket observasjoner på GRB 140423A, er førsteforfatter på den gammastrålingen. Tolga Guver, førsteamanuensis ved Institutt for astronomi og romfag ved Istanbul University, Tyrkia, er andre forfatter. På GRB 140419A er Guver første forfatter og Ferrante er andre.

Din SMU