Błyski gamma (GRB) są jednym z najbardziej energetycznych zjawisk we Wszechświecie, a także jednym z najmniej zbadanych. Eksplozje energii mają miejsce, gdy masywna gwiazda przechodzi w supernową i emituje podwójne wiązki promieni gamma, które można zobaczyć w odległości miliardów lat świetlnych. Ponieważ są oni ściśle związani z powstawaniem czarnych dziur, naukowcy chętnie badają to rzadkie zjawisko bardziej szczegółowo.
Niestety pojawiło się niewiele okazji, ponieważ GRB są bardzo krótkotrwałe (trwają zaledwie kilka sekund), a większość zdarzyła się w odległych galaktykach. Ale dzięki wysiłkom z wykorzystaniem zestawu teleskopów astronomowie byli w stanie wykryć GRB (oznaczony GRB 190114C) już w styczniu 2019 r. Niektóre promieniowanie z tego GRB było najwyższą kiedykolwiek zaobserwowaną energią, co czyni go kamieniem milowym w historii astronomii.
Badanie, które opisuje te odkrycia (zatytułowane „Obserwacja odwrotnych emisji Comptona z długiego rozbłysku gamma”) niedawno pojawiło się w czasopiśmie Natura i ma pojawić się w czasopiśmie Astronomia i astrofizyka. Badanie było prowadzone przez Antonio de Ugarte Postigo z Instituto de Astrofísica de Andalucía i obejmowało członków współpracy MAGIC, NASA i instytutów badawczych na całym świecie.
Mówiąc wprost, GRB są w rzeczywistości dość powszechne, występujące mniej więcej raz dziennie w obserwowalnym Wszechświecie. Ale ze względu na ich krótki i przelotny charakter bardzo trudno było wytrenować instrumenty na źródle, zanim znikną. Ale za pomocą wielu teleskopów zoptymalizowanych do wykrywania promieniowania gamma GRB 190114 zaobserwowano w samą porę.
Należało do nich NASIL's Neil Gehrels Swift Observatory, Fermi Gamma-Ray Space Telescope, a także naziemne bliźniacze teleskopy Major Atmospheric Gamma Imaging Cherenkov (MAGIC) - które znajdują się na Wyspach Kanaryjskich La Palma i są obsługiwane przez Maxa Plancka Instytut Fizyki (MPP).
Kiedy te teleskopy zaobserwowały GRB 190114C, zaobserwowali, że część uwolnionej energii mierzona jest w zakresie 1Tera elektronowolt (TeV) - około biliona razy więcej energii na foton obserwowanej przy świetle widzialnym. Na podstawie poprzednich obserwacji astronomowie szacują, że aby osiągnąć ten poziom energii, materiał emitowany z zapadającej się gwiazdy musiał podróżować z prędkością 99,999% prędkości światła.
Innymi słowy, materiał z umierającej gwiazdy musiałby zostać przyspieszony do granic wytrzymałości materii fizycznej, aby wygenerować ten rodzaj wybuchu energetycznego. Materiał ten zostałby następnie przepchnięty przez obłoki gazowe otaczające gwiazdę (resztki zdmuchniętych warstw zewnętrznych), powodując szok, który powoduje sam rozbłysk promieniowania gamma.
Naukowcy od dawna starają się obserwować niezwykle energetyczne emisje z GRB, a ten konkretny wybuch był pierwszą w historii szansą. Jak wyjaśnił dr de Ugarte Postigo w komunikacie prasowym ESA / Hubble:
„Naukowcy od dawna próbują obserwować emisję bardzo wysokiej energii z rozbłysków gamma. Ta nowa obserwacja jest ważnym krokiem naprzód w naszym zrozumieniu błysków gamma, ich bezpośredniego otoczenia i tego, jak zachowuje się materia, gdy porusza się z prędkością 99,999% prędkości światła. ”
Patrząc w przyszłość, wiele obserwatoriów kosmicznych będzie obserwowało supernową, która wyprodukowała GRB 190114C, aby dowiedzieć się więcej o jej otoczeniu i sposobie wytworzenia tej ekstremalnej serii. W szczególności europejskim astronomom zapewniono czas obserwacji za pomocą Kosmicznego Teleskopu Hubble'a NASA / ESA w celu zbadania środowiska źródłowego.
W tych wysiłkach astronomowie korzystali z bardzo dużego teleskopu ESO (VLT) i dużej matrycy milimetrowej / submilimetrowej Atacama (ALMA) w Chile. Łącząc swoje obserwacje z danymi uzyskanymi przez Hubble'a, astronomowie byli w stanie obserwować galaktykę macierzystą tego GRB (który znajduje się 5 miliardów lat świetlnych od Ziemi) bardziej szczegółowo.
Jak wyjaśnił Andrew Levan z Instytutu Matematyki, Astrofizyki i Wydziału Fizyki Cząstek Astrofizyki Uniwersytetu Radboud w Holandii:
„Obserwacje Hubble'a sugerują, że ten konkretny wybuch nastąpił w bardzo gęstym środowisku, w samym środku jasnej galaktyki oddalonej o 5 miliardów lat świetlnych. Jest to naprawdę niezwykłe i sugeruje, że właśnie dlatego wytworzyło to wyjątkowo potężne światło. ”
Ten kamień milowy świadczy o rosnącej zdolności instrumentów astronomicznych i rosnącym znaczeniu współpracy międzynarodowej. Jest to również zgodne z obecną erą astronomii, w której rewolucyjne odkrycia stają się coraz bardziej powszechne. Z każdym rokiem regularnie badane są zjawiska, które kiedyś były źle rozumiane lub ograniczane.
