Dżet rozbłysku gamma musi wygrać wyścig z umierającą gwiazdą
W modelu collapsara długiego rozbłysku gamma relatywistyczny dżet powstaje głęboko w zapadającej się masywnej gwieździe. Samo uruchomienie dżetu nie wystarcza: musi on przewiercić się przez tysiące kilometrów gęstej materii i przebić powierzchnię, zanim silnik centralny osłabnie. Jeśli dżet zgaśnie za wcześnie, zostaje „zdławiony” wewnątrz gwiazdy i klasyczny GRB może w ogóle nie powstać. GRB 200826A — niezwykle krótki błysk związany z supernową — został zinterpretowany jako przypadek, w którym dżet ledwo zdążył przebić gwiazdę przed wyłączeniem.
Silnik powstaje w centrum, obserwator jest na zewnątrz
W długich GRB związanych ze śmiercią masywnych gwiazd rdzeń zapada się, a materia tworzy zwarty obiekt i szybko akreujący dysk. Wzdłuż osi rotacji może zostać uruchomiony relatywistyczny dżet. Jednak wokół niego nadal istnieje cała gwiazda. Żeby promieniowanie gamma powstało w typowym mechanizmie na zewnątrz i dotarło do obserwatora, czoło dżetu musi przebić się przez warstwy progenitora.
Dżet wierci kanał, ale traci energię
Czoło dżetu uderza w materię gwiazdy i jest znacznie wolniejsze niż plazma płynąca wewnątrz strumienia. Energia pompuje gorący „kokon” otaczający dżet, który pomaga rozpychać gwiazdę. Czas przebicia zależy od mocy strumienia, kąta jego otwarcia oraz profilu gęstości i promienia progenitora. Dlatego kompaktowe gwiazdy pozbawione rozległej otoczki wodorowej są dogodniejszymi progenitorami klasycznych długich GRB.
Jeśli silnik zgaśnie, GRB może zostać uwięziony
Centralny silnik musi pracować dłużej niż czas potrzebny na breakout. Jeżeli przestanie dostarczać energię wcześniej, dżet zatrzyma się w gwieździe. Taki choked jet może nadal zdeponować dużo energii, wpłynąć na supernową i potencjalnie produkować inne posłańce, ale nie zobaczymy typowego, jasnego GRB skierowanego ku nam. W ten sposób brak rozbłysku gamma nie oznacza automatycznie braku relatywistycznego silnika.
GRB 200826A niemal nie zdążył
26 sierpnia 2020 roku Fermi wykrył GRB 200826A trwający około sekundy. Czasowo wyglądał jak „krótki GRB”, lecz później w galaktyce macierzystej wykryto supernową, co wskazało na śmierć masywnej gwiazdy. Zespół badaczy zaproponował, że dżet ledwo wydostał się na zewnątrz przed wyłączeniem silnika. To fizyczny przykład pokazujący, dlaczego prosty podział GRB według czasu trwania nie zawsze odpowiada podziałowi mechanizmów.
Czas trwania jest różnicą dwóch zegarów
W najprostszym obrazie obserwowany czas aktywnej emisji collapsara jest związany z czasem działania silnika pomniejszonym o czas potrzebny dżetowi na przebicie. Długi silnik i szybki breakout dają wiele sekund emisji. Silnik kończący pracę tuż po breakout może zostawić bardzo krótki sygnał. Ta perspektywa zmienia pytanie z „dlaczego rozbłysk trwał tylko sekundę?” na „jak blisko granicy sukcesu był dżet?”.
Relatywistyczny dżet ma powolniejszą „głowę”
Materiał wewnątrz dżetu może poruszać się z relatywistycznymi prędkościami, ale czoło, które toruje drogę przez gwiazdę, jest hamowane przez gęste otoczenie. Dżet tworzy wokół siebie gorący kokon z materii gwiazdy i energii wypływu. Jeśli centralny silnik działa wystarczająco długo, głowa osiąga powierzchnię i po przebiciu wypływ może wytworzyć klasyczny długi GRB. Jeśli silnik zgaśnie wcześniej, energia dżetu zostaje zdeponowana wewnątrz gwiazdy i zdarzenie może pozostać „zdławione”. Stąd ważny wniosek obserwacyjny: brak jasnego GRB nie oznacza automatycznie braku relatywistycznego silnika. To relacja między czasem pracy silnika a czasem przebijania gwiazdy rozstrzyga, czy dżet ujawni się bezpośrednio. Takie modele pomagają zrozumieć ciąg zdarzeń od zwykłych supernowych typu Ic do supernowych powiązanych z GRB i słabszych, nieudanych dżetów.