Rafali gama-zraka (GRB) su intenzivni rafali gama zračenja, koji obično generišu više energije za nekoliko sekundi nego što će Sunce proizvesti tokom svog životnog veka od deset milijardi godina. Ovi prolazni fenomeni predstavljaju jednu od najizazovnijih zagonetki u astrofizici, koja datira od njihovog slučajnog otkrića 1967. od strane satelita za nuklearni nadzor.
Dr Jon Hakkila, istraživač sa Univerziteta Alabama u Hantsvilu (UAH), deo sistema Univerziteta Alabama, je vodeći autor rada u The Astrophisical Journal koji obećava da će rasvetliti ponašanje ovih misterioznih kosmičkih elektrana fokusirajući se na kretanje mlaznica odakle te sile potiču. Rad su koautori UAH alumnus dr Timothi Giblin, dr Robert Priece i dr Geoffrei Pendleton iz deciBel Research, Inc.
„Uprkos tome što se proučavaju više od pedeset godina, mehanizmi pomoću kojih GRB proizvode svetlost su još uvek nepoznati, što je velika misterija moderne astrofizike“, objašnjava Hakila. „Razumevanje GRB-ova pomaže nam da razumemo neke od najbržih i najmoćnijih mehanizama za proizvodnju svetlosti koje koristi priroda. GRB-ovi su toliko svetli da se mogu videti širom univerzuma, i – pošto svetlost putuje konačnom brzinom – omogućavaju nam da se vratimo u najranija vremena kada su zvezde postojale“.
Jedan od razloga za misteriju je nesposobnost teorijskih modela da pruže dosledna objašnjenja karakteristika GRB-a za njihovo ponašanje na svetlosnoj krivoj. U astronomiji, svetlosna kriva je grafik intenziteta svetlosti nebeskog objekta u funkciji vremena. Proučavanje svetlosnih krivih može dati značajne informacije o fizičkim procesima koji ih proizvode, kao i pomoći u definisanju teorija o njima. Ne postoje dve identične GRB svetlosne krive, a trajanje emisije može da varira od milisekundi do desetina minuta kao niz energetskih impulsa.
„Impulsi su osnovne jedinice emisije GRB“, kaže Hakila. „One ukazuju na vremena kada GRB svetli i kasnije nestaje. Tokom vremena kada GRB puls emituje, on prolazi kroz varijacije svetline koje se ponekad mogu javiti u veoma kratkim vremenskim razmacima. Čudna stvar u vezi sa ovim varijacijama je da su reverzibilne na isti način kao reči poput ‘rotatora’ ili ‘kajaka’ (palindromi) su reverzibilni.
„Veoma je teško razumeti kako se to može desiti, pošto se vreme kreće samo u jednom pravcu. Mehanizam koji proizvodi svetlost u GRB impulsu na neki način proizvodi obrazac svetline, a zatim generiše isti obrazac u obrnutom redosledu. To je prilično čudno, i to čini GRB jedinstvenim.“
Generalno se pretpostavlja da se GRB emisija javlja unutar relativističkih mlazova — snažnih tokova zračenja i čestica — lansiranih iz novonastalih crnih rupa.
„U ovim modelima, jezgro umiruće masivne zvezde kolabira i formira crnu rupu, a materijal koji pada u crnu rupu se cepa i preusmerava napolje duž dva suprotna snopa, ili mlaza“, primećuje Hakila. „Materijal mlaza koji pokazuje u našem pravcu izbacuje se napolje skoro brzinom svetlosti. Pošto je GRB relativno kratkotrajan, oduvek se pretpostavljalo da mlaz ostaje usmeren ka nama tokom celog događaja. Ali karakteristike pulsa obrnute u vremenu bilo je veoma teško objasniti da li potiču iz nepokretnog mlaza.“
Da bi se pomoglo u demistifikaciji ovih karakteristika, rad predlaže dodavanje kretanja mlazu.
„Ideja o bočno pokretnom mlazu pruža jednostavno rešenje kojim se može objasniti vremenski obrnuta GRB impulsna struktura“, kaže istraživač. „Kako mlaz prelazi liniju vida, posmatrač će videti svetlost koju proizvodi prvo jedna strana mlaza, zatim centar mlaza i na kraju druga strana mlaza. Mlaz će se svetliti, a zatim slabiti kako centar mlaza prelazi liniju vida, a radijalno-simetrična struktura oko jezgra mlaza će se videti obrnutim redosledom kako mlaz postaje slabiji.“
Brzo širenje rafalnih mlaznica gama zraka, zajedno sa kretanjem „mlaznice“ mlaza u odnosu na posmatrača, pomaže u osvetljavanju strukture GRB mlaznica.
„Mlazovi moraju da prskaju materijal slično kao što vatrogasno crevo prska vodu“, kaže Hakila. „Mlaz se ponaša više kao tečnost nego kao čvrsti objekat, i posmatrač koji bi mogao da vidi ceo mlaz video bi ga kao zakrivljenog, a ne pravolinijskog. Kretanje mlaznice izaziva svetlost iz različitih delova mlaza da stigne do nas u različitim puta, a to se može iskoristiti za bolje razumevanje mehanizma pomoću kojeg mlaz proizvodi svetlost, kao i laboratorija za proučavanje efekata specijalne relativnosti“.
