Tín dụng hình ảnh: ESO
Vụ nổ tia gamma là một số vụ nổ lớn nhất trong Vũ trụ; người ta có thể tạo ra nhiều năng lượng hơn trong vài giây so với Mặt trời tạo ra trong 10 tỷ năm. Nó tin rằng họ đã gây ra khi một ngôi sao siêu lớn sụp đổ, được gọi là hypernova. Các nhà thiên văn học từ Đài thiên văn Nam châu Âu đã theo dõi hậu quả của vụ nổ gần đây bằng cách sử dụng một kỹ thuật gọi là phân cực, cho phép họ theo dõi hình dạng của vụ nổ. Nếu đó là một vụ nổ hình cầu, ánh sáng sẽ có cực tính ngẫu nhiên, nhưng họ thấy rằng khí đang chảy ra trong các tia nước đang lan rộng theo thời gian.
Vụ nổ tia Gamma (GRBs) chắc chắn là một trong những sự kiện kịch tính nhất được biết đến trong vật lý thiên văn. Những tia sáng ngắn của tia gamma tràn đầy năng lượng, lần đầu tiên được phát hiện vào cuối năm 1960 bởi các vệ tinh quân sự, kéo dài từ chưa đến một giây đến vài phút.
GRB đã được tìm thấy nằm ở khoảng cách cực kỳ lớn (của vũ trụ học). Năng lượng được giải phóng trong vài giây trong một sự kiện như vậy lớn hơn năng lượng của Mặt trời trong toàn bộ vòng đời hơn 10.000 triệu năm của nó. GRB thực sự là những sự kiện mạnh mẽ nhất kể từ Vụ nổ lớn được biết đến trong Vũ trụ, xem ESO PR 08/99 và ESO PR 20/00.
Trong những năm qua, bằng chứng hoàn cảnh đã cho thấy GRB báo hiệu sự sụp đổ của những ngôi sao cực kỳ lớn, cái gọi là hypernovae. Điều này cuối cùng đã được chứng minh cách đây vài tháng khi các nhà thiên văn học, sử dụng thiết bị FORS trên Kính thiên văn rất lớn (VLT) của ESO, đã ghi lại chi tiết chưa từng thấy về sự thay đổi quang phổ của nguồn sáng (phát quang sau phát quang quang học) của chùm tia gamma GRB 030329 (xem ESO PR 16/03). Một liên kết kết luận và trực tiếp giữa vụ nổ tia gamma vũ trụ và vụ nổ của các ngôi sao rất lớn đã được cung cấp trong dịp này.
Gamma-Ray Burst GRB 030329 được phát hiện vào ngày 29 tháng 3 năm 2003 bởi tàu vũ trụ thám hiểm năng lượng cao thoáng qua của NASA. Các quan sát tiếp theo với máy quang phổ UVES tại kính viễn vọng VLT KUEYEN 8.2 m tại Đài thiên văn Paranal (Chile) cho thấy vụ nổ có độ dịch chuyển 0,1685 [1]. Điều này tương ứng với khoảng cách khoảng 2.650 triệu năm ánh sáng, khiến GRB 030329 trở thành GRB có thời gian dài gần thứ hai từng được phát hiện. Sự gần gũi của GRB 030329 dẫn đến phát xạ phát sáng rất sáng, cho phép quan sát theo dõi rộng nhất của bất kỳ phát sáng nào cho đến nay.
Một nhóm các nhà thiên văn học [2] do Jochen Greiner của Max-Planck-Institut f-r extraterrestrische Physik (Đức) dẫn đầu đã quyết định sử dụng cơ hội duy nhất này để nghiên cứu các tính chất phân cực của hậu quả của GRB 030329 khi nó phát triển sau vụ nổ.
Hypernovae, nguồn GRBs, thực sự ở rất xa đến nỗi chúng chỉ có thể được xem là những điểm sáng chưa được giải quyết. Để thăm dò cấu trúc không gian của họ, do đó, các nhà thiên văn học phải dựa vào một mẹo: phân cực (xem ESO PR 23/03).
Phân cực hoạt động như sau: ánh sáng bao gồm các sóng điện từ dao động theo các hướng nhất định (các mặt phẳng). Sự phản xạ hoặc tán xạ ánh sáng ủng hộ các định hướng nhất định của điện trường và từ trường so với các trường khác. Đây là lý do tại sao kính râm phân cực có thể lọc ra ánh sáng mặt trời phản chiếu xuống ao.
Bức xạ trong vụ nổ tia gamma được tạo ra trong từ trường có trật tự, được gọi là bức xạ synchrotron [3]. Nếu hypernova đối xứng hình cầu, tất cả các hướng của sóng điện từ sẽ có mặt như nhau và sẽ ở mức trung bình, do đó sẽ không có sự phân cực ròng. Tuy nhiên, nếu khí không được đẩy ra một cách đối xứng, nhưng vào một phản lực, một phân cực ròng nhẹ sẽ được in trên ánh sáng. Sự phân cực ròng này sẽ thay đổi theo thời gian vì góc mở của phản lực mở rộng theo thời gian và chúng ta thấy một phần khác của hình nón phát xạ.
Nghiên cứu các tính chất phân cực của hậu quả của vụ nổ tia gamma, do đó cho phép có được kiến thức về các cấu trúc không gian bên dưới và cường độ và hướng của từ trường trong khu vực tạo ra bức xạ. Joech Greiner cho biết, và thực hiện điều này trong một khoảng thời gian dài, khi hậu quả mờ dần và phát triển, cung cấp cho chúng ta một công cụ chẩn đoán độc đáo cho các nghiên cứu về tia gamma.
Mặc dù các phép đo đơn lẻ trước đây về sự phân cực của hào quang quang GRB tồn tại, không có nghiên cứu chi tiết nào được thực hiện về sự tiến hóa của phân cực theo thời gian. Đây thực sự là một nhiệm vụ rất khó khăn, chỉ có thể với một thiết bị cực kỳ ổn định trên kính viễn vọng lớn nhất và một chế độ quang học đủ sáng.
Ngay khi phát hiện GRB 030329, nhóm các nhà thiên văn học đã chuyển sang sử dụng thiết bị FORS1 đa chế độ mạnh mẽ trên kính viễn vọng VLT ANTU. Họ đã thu được 31 lần quan sát phân cực trong khoảng thời gian 38 ngày, lần đầu tiên cho phép họ đo được sự thay đổi của sự phân cực của một chùm tia gamma quang học theo thời gian. Tập dữ liệu quan sát duy nhất này ghi lại các thay đổi vật lý trong đối tượng từ xa với chi tiết vượt trội.
Dữ liệu của họ cho thấy sự hiện diện của phân cực ở mức 0,3 đến 2,5% trong suốt thời gian 38 ngày với sự thay đổi đáng kể về sức mạnh và định hướng theo thời gian xuống đến giờ. Hành vi đặc biệt này đã không được dự đoán bởi bất kỳ lý thuyết chính.
Thật không may, đường cong ánh sáng rất phức tạp của hào quang GRB này, bản thân nó không được hiểu, ngăn cản việc áp dụng đơn giản các mô hình phân cực hiện có. Olaf Reimer, một thành viên khác của nhóm nghiên cứu cho biết, việc tìm ra hướng của máy bay phản lực và cấu trúc từ trường không đơn giản như chúng ta nghĩ ban đầu. Tuy nhiên, những thay đổi nhanh chóng của các tính chất phân cực, ngay cả trong các pha trơn tru của đường cong ánh sáng phát sáng, mang đến một thách thức đối với lý thuyết phát quang sau.
Có khả năng, có thể nói, Jochen Greiner nói thêm, mức độ phân cực thấp cho thấy cường độ của từ trường theo hướng song song và vuông góc không khác nhau quá 10%, do đó cho thấy một trường kết hợp mạnh với vật liệu chuyển động. Điều này khác với trường quy mô lớn còn sót lại từ ngôi sao phát nổ và được cho là tạo ra mức độ phân cực cao trong các tia gamma.
Nguồn gốc: ESO News Release
