At afsløre mysteriet med Gamma Ray Bursts (GRBs) er en historie fyldt med international intrige, fantastiske påstande, alvorlige back-tracking og trinvise forbedringer i vores forståelse af den sande natur og implikationer af de mest energiske, destruktive kræfter i universet. Nye resultater fra et team af forskere, der studerer såkaldte ”mørke gammastråle-bursts”, har fastgjort et nyt stykke i GRB-puslespillet. Denne undersøgelse præsenteres i en artikel, der skal vises i tidsskriftet Astronomy & Astrophysics den 16. december 2010.
Opdagelsen af GRB'er var et uventet resultat af det amerikanske rumprogram og militæret holdt russerne opmærksomme for at verificere overholdelsen af en koldkrigs nukleart testforbudstraktat. For at være sikker på, at russerne ikke detonerede atomvåben på fjernsiden af Månen, var Vela-rumfartøjet i 1960'erne udstyret med gammastråledetektorer. Månen kan beskytte den åbenlyse signatur af røntgenstråler fra ydersiden, men gammastråler ville trænge lige gennem Månen og ville være synlige af Vela-satellitterne.
I 1965 blev det klart, at begivenheder, der udløste detektorerne, men tydeligt ikke var underskrifter af nukleare detoneringer, så de blev omhyggeligt og hemmeligt indleveret til fremtidig undersøgelse. I 1972 var astronomer i stand til at udlede anvisningerne til begivenhederne med tilstrækkelig nøjagtighed til at udelukke Solen og Jorden som kilder. De kom til den konklusion, at disse gammastrålebegivenheder var "af kosmisk oprindelse". I 1973 blev denne opdagelse annonceret i Astrophysical Journal.
Dette skabte ret ophidselse i det astronomiske samfund, og snesevis af artikler om GRB'er og deres årsager begyndte at vises i litteraturen. Oprindeligt kom de fleste hypotetiserede om, at disse begivenheder kommer fra vores egen galakse. Fremskridt var smerteligt langsomt indtil lanceringen af Compton Gamma Ray Observatory i 1991. Denne satellit leverede vigtige data, der indikerede, at fordelingen af GRB'er ikke er partisk mod nogen bestemt retning i rummet, såsom mod det galaktiske plan eller midten af Mælkevejsgalaksen. GRB'er kom fra overalt rundt omkring os. De er ”kosmiske” med oprindelse. Dette var et stort skridt i den rigtige retning, men skabte flere spørgsmål.
I årtier søgte astronomer efter en modstykke, ethvert astronomisk objekt sammenfaldende med et for nylig observeret burst. Men den manglende præcision i placeringen af GRB'er med dagens instrumenter frustrerede forsøg på at klemme kilderne til disse kosmiske eksplosioner. I 1997 opdagede BeppoSAX en GRB i røntgenstråler kort efter en begivenhed, og den optiske efter glød blev opdaget 20 timer senere af William Herschel-teleskopet. Dyb billeddannelse kunne identificere en svag, fjern galakse som vært for GRB. Inden for et år var argumentet om afstande til GRB over. GRB'er forekommer i ekstremt fjerne galakser. Deres tilknytning til supernovaer og døden af meget massive stjerner gav også ledetråde til arten af de systemer, der producerer GRB'er.
Det tog ikke længe, før løbet om at identificere optiske eftergløder af GRB'er varmet op, og nye satellitter hjalp med at afpege disse lokationer efter glød og deres værtsgalakser. Swift-satellitten, der blev lanceret i 2004, er udstyret med en meget følsom gammastråledetektor såvel som røntgenstråler og optiske teleskoper, som hurtigt kan dræbes for at observere efterglødemissioner automatisk efter en burst, samt sende anmeldelse til et netværk af teleskoper på jorden for hurtig opfølgningsobservationer.
I dag genkender astronomer to klassifikationer af GRB'er, begivenheder med lang varighed og begivenheder med kort varighed. Korte gamma-ray bursts er sandsynligvis på grund af fusionerende neutronstjerner og ikke forbundet med supernovaer. Gamma-ray bursts med lang varighed (GRB'er) er kritiske for forståelsen af fysikken i GRB-eksplosioner, GRB'ernes indvirkning på deres omgivelser samt konsekvenserne af GRB'er på den tidlige stjernedannelse og universets historie og skæbne.
Mens røntgen efterglød normalt påvises for hver GRB, nægtede nogle stadig at opgive deres optiske efterglød. Oprindeligt blev de GRB'er med røntgenstråler, men uden optiske eftergløder, myntet "mørke GRB'er". Definitionen af ”mørk gamma-ray burst” er blevet forfinet ved at tilføje en tids- og lysstyrkegrænse og ved at beregne den samlede energiproduktion fra GRB.
Denne mangel på en optisk signatur kunne have flere oprindelser. Efterglødet kan have en iboende lav lysstyrke. Med andre ord kan der bare være lyse GRB'er og svage. Eller den optiske energi kunne absorberes stærkt af mellemliggende materiale, enten lokalt omkring GRB eller langs synslinjen gennem værtsgalaksen. En anden mulighed er, at lyset kan være på en så høj rødskift, at tæpper og absorption af det intergalaktiske medium ville forbyde detektion i R-båndet, der ofte bruges til at foretage disse detektioner.
I den nye undersøgelse kombinerede astronomer Swift-data med nye observationer foretaget ved hjælp af GROND, et dedikeret GRB-opfølgningsinstrument, der er knyttet til det 2,2-meter MPG / ESO-teleskop ved La Silla i Chile. GROND er et ekstraordinært værktøj til undersøgelse af GRB efterglød. Det kan observere en burst inden for få minutter efter en alarm, der kommer fra Swift, og den har evnen til at observere gennem syv filtre samtidig, der dækker de synlige og næsten infrarøde dele af spektret.
Ved at kombinere GROND-data, der blev taget gennem disse syv filtre med hurtige observationer, var astronomer i stand til nøjagtigt at bestemme mængden af lys, der udsendes fra efterglødet ved vidt forskellige bølgelængder, helt fra røntgenstråler med høj energi til næsten infrarød. De brugte derefter disse data til direkte at måle mængden af skjule støv mellem GRB og observatører på Jorden. Heldigvis har teamet fundet, at mørke GRB'er ikke kræver eksotiske forklaringer.
Hvad de fandt, er, at en betydelig del af bursts dæmpes til ca. 60-80 procent af deres oprindelige intensitet ved at skjule støv. Denne effekt er overdrevet for de meget fjerne bursts og lader observatøren kun se 30-50 procent af lyset. Ved at bevise, at dette er tilfældet, har disse astronomer endeligt løst puslespillet for de manglende optiske efterglød. Mørke gamma-ray bursts er simpelthen dem, der har fået deres synlige lys fuldstændigt fjernet, før det når os.
