1/ Co si máme představit z hlediska pozorovatele pod pojmem
"Zábleskový zdroj gama záření"?
(jak časté jsou tyto záblesky, jaká je jejich intenzita, trvání, rozložení
na obloze)
Zábleskové zdroje záření gama objevili v r. 1973 američtí
fyzikové R. Klebesadel aj. na základě analýzy údajů z vojenských družic
typu Vela. Ty byly vypouštěny v párech na kruhové oběžné dráhy o poloměru
kolem 100 000 km a zaznamenávaly měkké záření gama po cele obloze s cílem
ověřit, zda nukleární mocnosti dodržují tehdy již uzavřenou smlouvu o
zákazu zkoušek nukleárních zbraní za hranici zemské atmosféry. Vědělo se,
že takové výbuchy jsou totiž nutně doprovázeny zábleskem záření gama,
které se nedá odstínit a tudíž ani utajit.
Zmínění autoři brzy prokázali, že pozorované záblesky přicházejí z
kosmu a velmoci za to nemohou. Ukázalo se, že jde o velmi tajemný
astronomický úkaz s těmito podivuhodnými vlastnostmi:
1. Vzplanutí má velmi rychlý náběh, kratší než sekundu, ostré
maximum o trvání zlomku sekundy a následný většinou exponenciální pokles,
případně přerušený sekundárními maximy o trvání nanejvýš stovky sekund.
2. Vzplanutí se souběžně neprojevuje v žádném jiném oboru spektra.
3. Vzplanutí se nikdy neopakuje na témže místě oblohy. Citlivé
kosmické aparatury posledních let zaznamenávají v průměru jedno vzplanutí
gama denně.
4. V energetickém spektru vzplanutí gama většinou nejsou vidět
žádné spektrální cary, takže není možné určit případnou radiální rychlost
zdroje vůči nám.
5. Nedaří se ani archivní identifikace, tj. v daném místě oblohy
nebylo pozorováno nic nápadného v optickém popřípadě radiovém oboru
spektra v posledním padesátiletí až století.
6. Rozložení vzplanutí po obloze je zcela rovnoměrné (isotropní),
což prakticky znamená, že zdroje záblesků se bud nacházejí na periferii
sluneční soustavy, anebo v kosmologických vzdálenostech. Relativně slabých
zdrojů záblesků je však méně, než by odpovídalo homogenní populaci, tj.
patrně zde pozorujeme silný vývojový efekt.
7. Jelikož se nedaří identifikace s žádnými typy známých
kosmických objektů, nelze ani orientačně stanovit, jak jsou zdroje
záblesků od nás daleko. Navíc nevíme, zda zdroje jsou izotropní zářiče,
anebo zda nevysílají záření jen v úzkých svazcích. Proto také neznáme ani
řádově jejich zářivé výkony.
2/Jak dlouho je pozorujeme (a čím)?
Po objevu Klebesadela aj. se ukázalo, že aparatury na vojenských
družicích zaznamenávaly záblesky gama již od r. 1967. S ohledem na
charakter záření lze vzplanutí gama zaznamenávat výhradně za hranicí
zemské atmosféry, tj. z družic a kosmických sond. Velkou průkopnickou
práci v tomto směru vykonaly sondy Pioneer Venus Orbiter, Ulysses a již
zmíněné vojenské družice Vela. Charakter měkkého záření gama neumožňuje
totiž zobrazovaní, takže poloha zdrojů na obloze se určuje oklikou, tzv.
kosmickou triangulací. To znamená, že porovnáme okamžiky příchodu signálu
na navzájem dostatečně vzdálené sondy a družice. Pokud je vzplanutí
nezávisle zaznamenáno alespoň čtyřmi aparaturami v různých místech
sluneční soustavy, lze tak stanovit tzv. chybovou plošku, v níž se nutně
zdroj musel nacházet. Tyto plosky však mají v nejlepším případě úhlový
průměr kolem 10 obloukových minut, takže následná identifikace řekneme s
optickým či radiovým zdrojem je obtížná: v takové plošce jsou stovky až
tisíce potenciálních kandidátů.
Po vypuštění družice Compton v r. 1991 převzala klíčovou roli v
detekci nových vzplanuti gama aparatura BATSE, jez je schopna určit hrubou
polohu zdrojů sama. Právě díky více než tisícovce pozorování této družice
nyní bezpečně víme, že rozložení zdrojů záření gama po obloze je dokonale
izotropní.
3/ Jaké jsou nyní nejpravděpodobnější hypotézy, které vysvětlují tyto
gigantické exploze?
Těch domněnek jsou snad dvě stovky, ale v zásadě se dělí na tři
skupiny:
A] Zdroje vzplanutí se nalézají na okraji sluneční soustavy. Může
jít o srážku kometárních jader s antihmotou nebo s černou minidírou apod.
B] Zdroje vzplanutí se nalézají na periferii Galaxie ve
vzdálenosti řádu 100 kpc (tzv. galaktické halo). Fyzikálně jde o úkazy,
týkající se neutronových hvězd.
C] Zdroje vzplanutí leží hluboko v extragalaktickém vesmíru, ve
vzdálenosti řádu gigaparseků. Fyzikální povaha je neznámá.
Domněnky typu A] zastává již jen několik kacířů. Domněnky typu B]
a C] měly donedávna prakticky stejný počet přívrženců, kteří se symbolicky
utkali v tzv. Velké debatě ve Washingtonu, D.C. v dubnu 1995. Tehdy debata
vyzněla nerozhodně.
4/ Víme už, jak jsou některé konkrétní GRB daleko
a s jakými objekty ve viditelném spektru souvisejí?
Několik málo dodatečných identifikaci, na nichž se významně
podílela také skupina dr. Reného Hudce z Astronomického ústavu AV ČR v
Ondřejově, nasvědčuje tomu, že alespoň některé zdroje vzplanutí gama se
nacházejí poblíž vzdálených galaxií či kvasarů. Toto mínění významně
posílily objevy z února až září tohoto roku, kdy do výzkumu zasáhla nová
italsko-holandská družice BeppoSAX, která ještě lépe než BATSE dokáže sama
určit polohu zdroje vzplanutí gama a hlavně umí příslušné zorné pole s
malým zpožděním několika desítek minut sledovat v pásmu rentgenového
záření. Tak se podařilo jednoznačně potvrdit souvislost vzplanutí gama s
přechodným zdrojem rentgenového záření. Pro rentgenové zdroje lze z
technických důvodů určit polohu na obloze dosti přesně, což opět usnadňuje
následnou optickou identifikaci.
Optická identifikace se již alespoň ve dvou případech opravdu
zdařila zásluhou obřích pozemních dalekohledů i Hubblova kosmického
teleskopu. Z těchto měření vyplývá, že téměř určitě jsou správné domněnky
typu C], tj. vzdálenost zdrojů vzplanutí činí 5 - 8 miliard světelných
let. Je téměř jisté, že objekt lze popsat jako relativisticky se
rozpínající ohnivou kouli o extrémně vysoké teplotě, ale dosud nikdo nemá
ponětí, co vede ke vzniku této ohnivé koule. Nejnověji Hubblův kosmický
teleskop potvrdil, že zdroj vzplanutí z 28. února 1997 se nalézá na
periférii vzdálené galaxie, což zlepšuje vyhlídky domněnky, že fakticky
jde o srážky dvou neutronových hvězd v halu velmi vzdálených galaxií.
5/ Znamená tento revoluční objev něco důležitého pro fyziku či kosmologii? Či pro naše postavení ve vesmíru ?
Ano; pokud se objev potvrdí, je to epochální událost, neboť to
automaticky znamená, že jde o dosud největší energetické úkazy ve vesmíru
(zářivý výkon zábleskového zdroje překonává v maximu úhrnný zářivý výkon
všech galaxii v pozorovatelném vesmíru!), navíc vznikající v nesmírně
malém objemu, srovnatelném s rozměry Země či ještě menším. Tuším, že
fyzika bude mít značné potíže takovou absurdní kombinaci výkonu a rozměrů
kloudně vysvětlit - udivuje i vysoká četnost těchto úkazů v pozorovaném
vesmíru.
Také pro naše postavení ve vesmíru to má přímo fatální dopad.
Jestliže se takové gigantické výbuchy vyskytuji tak často v cizích
galaxiích, dříve nebo později se něco takového odehraje i v naší Galaxii,
a to může představovat smrtelné ohrožení civilizace na Zemi. Nicméně fakt,
že život na Zemi dosud je, po nějakých 4 miliardách let po svém vzniku,
naznačuje, že to s tím zánikem nebude tak horké.