11:35 10 Grudzień 2019

Zarejestrowano najpotężniejszy rozbłysk gamma we Wszechświecie

© Screenshot: YouTube/ HubbleESA
Nauka I tech
Krótki link
0 71
Subskrybuj nas na

Dwie grupy astrofizyków jednocześnie poinformowały, że po raz pierwszy udało im się zarejestrować za pomocą naziemnych teleskopów najpotężniejsze strumienie promieniowania gamma, które dotarły do nas z obrzeży Wszechświata.

Wcześniej rozbłyski gamma były rejestrowane tylko przez satelity. Wyniki zostały opublikowane w trzech artykułach w czasopiśmie "Nature".

Błyski gamma to kosmiczne emisje energii na dużą skalę, które występują we wszechświecie prawie codziennie. Są to najpotężniejsze ze znanych kosmicznych eksplozji, w których w ciągu kilku sekund uwalnia się tyle energii, ile wyzwoliłoby Słońce w ciągu 10 miliardów lat aktywności.

Zgodnie ze współczesnymi koncepcjami rozbłyski gamma występują podczas wybuchów masywnych gwiazd supernowych zapadających się w czarną dziurę. Jednocześnie z okolic czarnej dziury w różnych kierunkach wydostaje się potężny strumień naładowanych cząstek, które w oddziaływaniu z polami magnetycznymi i promieniowaniem kosmicznym wytwarzają promienie gamma.

© REUTERS / Courtesy of YOUTUBE: LABPADRE / MARIA POINTER @BOCACHICAMARIA1
Ten strumień promieniowania gamma jest tak silny, że satelity łatwo obserwują podobne zdarzenia, które miały miejsce w odległości dziesiątek miliardów lat świetlnych. Ale nie udaje sie ich rejestrować za pomocą zwykłych naziemnych teleskopów, ponieważ atmosfera Ziemi aktywnie pochłania promienie gamma.

Astronomowie opracowali specjalne teleskopy, które bezpośrednio obserwują nie kosmiczne promienie gamma, ale raczej ich wpływ na atmosferę ziemską – słaby niebieski blask zwany światłem Czerenkowa, który kosmiczne promienie gamma indukują w atmosferze. Niestety urządzenia te są wrażliwe tylko na promienie gamma o bardzo wysokich energiach, a jasność rozbłysków gamma gwałtownie spada wraz ze wzrostem energii. W rezultacie teleskopy Czerenkowa ujawniły wiele źródeł kosmicznych promieni gamma o wysokich energiach, ale do niedawna nie rejestrowano jasnych rozbłysków gamma.

Z kolei satelity mają zbyt małe detektory, aby były wrażliwe na wysokoenergetyczne impulsy gamma o niskiej jasności, dlatego wciąż nie było wiadomo, czy ciężkim i jasnym eksplozjom towarzyszą wysokoenergetyczne promienie gamma.

Dwa międzynarodowe zespoły astrofizyków jednocześnie zarejestrowały za pomocą naziemnych teleskopów dwa rozbłyski gamma o najwyższych energiach promieniowania gamma w całej historii pomiarów. Dzięki temu promienie te przedostały się przez atmosferę.

20 lipca 2018 roku słabą poświatę z rozbłysku gamma GRB 180720B zarejestrowano za pomocą 28-metrowego wysokoenergetycznego teleskopu układu stereoskopowego teleskopów Czerenkowa H.E.S.S. w Namibii. A 14 stycznia 2019 roku jasne promieniowanie rozbłysku gamma GRB 190114C zostało wykryte przez teleskop Czerenkowa MAGIC na wyspie Palma na Archipelagu Kanaryjskim.

Obie obserwacje zostały zainicjowane przez satelity NASA, które skanują niebo w poszukiwaniu rozbłysków gamma i wysyłają automatyczne ostrzeżenia do obserwatoriów promieniowania gamma w razie ich wykrycia.

W ciągu 57 sekund po ostrzeżeniu teleskop MAGIC zaczął rejestrować promienie gamma o energii od 200 do 1000 miliardów woltów elektronowych. Dla porównania energia światła widzialnego mieści się w zakresie od 1 do 3 woltów elektronowych.

„Są to zdecydowanie fotony o najwyższej energii, jakie kiedykolwiek odkryto w rozbłysku gamma”, cytuje słowa Elisy Bernardini, kierowniczki projektu MAGIC, komunikat prasowy DESY.

Naukowcy szacują, że GRB 190114C znajduje się w odległości ponad czterech miliardów lat świetlnych od nas. Oznacza to, że droga światła do nas zajęła około jednej trzeciej wieku wszechświata. GRB 180720B znajduje się jeszcze dalej – sześć miliardów lat świetlnych od nas, a energia promieni gamma związanych z tym zdarzeniem wynosi od 100 do 440 miliardów woltów elektronowych.

„Zaskakujące jest to, że teleskop H.E.S.S. zaobserwował nadmiar promieniowania gamma z eksplozji ponad dziesięć godzin po tym, jak zdarzenie zostało po raz pierwszy zauważone przez satelity”, powiedział Stefan Ohm, szef grupy H.E.S.S. w komunikacie DESY. – „Było to całkowicie nieoczekiwane, ponieważ wybuchy promieniowania gamma szybko znikają, pozostawiając jedynie poświatę, która może być widoczna przez kilka godzin, a nawet kilka dni przy różnych długościach fal od radiowych do promieni rentgenowskich, ale nigdy wcześniej nie została wykryta w promieniowaniu gamma o bardzo wysokiej energii” – dodaje Andrew Taylor, jeszcze jeden autor badania.

Wykrywanie rozbłysków gamma przy bardzo wysokich energiach dostarcza ważnych informacji, które mogą stanowić podstawę nowych idei na temat gigantycznych wybuchów. Wyjaśnienie, w jaki sposób generowane są promienie gamma o bardzo wysokiej energii, jest dość trudne. Obie grupy naukowców sugerują, że jest to proces dwuetapowy. Najpierw szybko naładowane elektrycznie cząstki z chmury wybuchu odbijają się w silnych polach magnetycznych i emitują tak zwane promieniowanie synchrotronowe, tak samo jak w synchrotronach lub innych akceleratorach cząstek. Następnie fotony synchrotronowe zderzają się z szybkimi cząsteczkami, które je wytworzyły, co dodatkowo zwiększa ich energię. Ten proces nazywa się rozpraszaniem wstecznym Comptona.

Naukowcy mają nadzieję, że Masyw Teleskopów Czerenkowa – najsilniejszy i najbardziej czuły zestaw obserwacji promieni gamma, który ma zostać uruchomiony w 2023 roku, zarejestruje do dziesięciu takich zdarzeń rocznie.

Zobacz również:

NATO „rusza” w kosmos
Naukowcy o najsilniejszym w historii sygnale z kosmosu: kolosalne ilości energii
Laser z kosmosu: projekt, który zniszczył ZSRR?
Tagi:
wszechświat, naukowcy, nauka, kosmos
Standardy społecznościDyskusja
Komentarz przez FacebookKomentarz przez Sputnik
  • Komentarz