Naukowcy badają największy rozbłysk gamma w historii

W specjalnym numerze „Astrophysical Journal Letters” cała kolekcja artykułów opisuje niezwykły rozbłysk promieni gamma, jaki do Ziemi dotarł jesienią ubiegłego roku. Był tak mocny, że oślepił wiele instrumentów, a specjaliści próbują zrozumieć, co jest jego źródłem.

W niedzielę 9 października 2022 roku przez Układ Słoneczny przemknął tak silny rozbłysk promieniowania, że astronomowie od razu nadali mu określenie BOAT (biggest of all time – ang. największy w historii). Do naszego systemu dotarła wtedy eksplozja promieniowania gamma. Są to najsilniejsze wybuchy we Wszechświecie.

Promieniowanie natychmiast uruchomiło detektory w licznych instrumentach kosmicznych i naziemnych, przy czym wiele z nich oślepiło.

Po przeanalizowaniu zgromadzonych danych naukowcy opisują i starają się wyjaśnić niezwykły rozbłysk oznaczony jako GRB 221009A.

„GRB 221009A prawdopodobnie był najjaśniejszym rozbłyskiem promieni X oraz gamma w całej historii ludzkiej cywilizacji” – powiedział prof. Eric Burns z Louisiana State University (USA).

W swojej karierze specjalista kierował analizami 7 tys. eksplozji promieniowania gamma, wykrytych przede wszystkim przez Fermi Gamma-ray Space Telescope oraz przez sondę kosmiczną Wind.

Ze względu na oślepienie większości przyrządów badawczych, naukowcy nie mogli bezpośrednio zarejestrować błysku i określić jego mocy dostatecznie dokładnie. Zrekonstruowali ją jednak na podstawie danych zebranych przez Teleskop Fermiego, próbnik Wind oraz dwa chińskie instrumenty.

Otrzymane wyniki wskazują na to, że rozbłysk był 70 razy silniejszy niż jakikolwiek zaobserwowany wcześniej.

Do analiz naukowcy dodali potem dane z różnych platform badawczych, w tym z Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, a nawet z sondy Voyager 1.

Zanim promieniowanie z eksplozji dotarło do Ziemi, przebyło prawie 2 mld lat świetlnych – ustalili badacze. To jednak znaczy, że jego źródło było jednym z najbliższych źródeł tzw. długich eksplozji promieniowania gamma.

Naukowcy wyjaśniają, że takie rozbłyski pochodzą najprawdopodobniej z miejsc, w których powstają czarne dziury, gdy masywne jądra gwiazd zapadają się pod własnym ciężarem.

Gdy czarna dziura szybko pochłania okoliczną materię, wyrzuca potężne strumienie cząstek pędzących z prędkością bliską prędkości światła. Strumienie te przelatują przez gwiazdę i powodują emisję potężnego promieniowania rentgenowskiego i gamma.

Przy takim scenariuszu astronomowie spodziewali się dostrzec supernową kilka tygodni później.

W tym przypadku to się jednak nie udało. Jedną z przyczyn wydaje się położenie źródła błysku – bliskie płaszczyźnie galaktyki, gdzie grube kłęby pyłu mogą silnie blokować światło.

„Nie możemy z całą pewnością stwierdzić, że tam znajduje się supernowa, co jest zaskakujące, zważywszy na jasność eksplozji” – powiedział Andrew Levan, astrofizyk z Uniwersytetu im. Radbouda w Nijmegen (Holandia).

„Jeśli ona tam jest, jest bardzo słabo widoczna. Planujemy poszukiwania, ale możliwe też, że cała gwiazda zapadła się prosto do czarnej dziury, zamiast eksplodować” – dodał.

Więcej informacji może jeszcze dostarczyć Teleskop Jamesa Webba, ponieważ prowadzi obserwacje w podczerwieni, słabiej zatrzymywanej przez pył.

Wiele danych badacze uzyskują też z obserwacji strumieni (dżetów) rozchodzących się w otoczeniu zapadniętej gwiazdy i emitujących promieniowanie o różnorodnych długościach fal.

Obserwacje mogą nawet zmusić naukowców do zrewidowania niektórych teorii.

„Ponieważ eksplozja miała miejsce tak blisko i była tak jasna, oznacza bezprecedensową okazję do prowadzenia obserwacji powstającej po niej poświaty w szerokim elektromagnetycznym spektrum i przetestowania tego, jak dobrze nasze modele odwzorowują to, co dzieje się w dżetach po eksplozjach promieniowania gamma” – powiedziała prof. Kate Alexander z University of Arizona w Tucson (USA).

„Rozwijane od 25 lat modele takiej poświaty, które dotąd dobrze działały, nie mogą dobrze opisać tych dżetów. W szczególności odkryliśmy nową składową radiową, której w pełni nie rozumiemy. Może to wskazywać na dodatkową strukturę wewnątrz strumienia i sugeruje potrzebę przemyślenia naszych modeli oddziaływań dżetów z rozbłysków gamma z otaczającą je materią” – podkreśliła specjalistka.

Strumienie towarzyszące eksplozji są np. wyjątkowo silne, przy czym nietypowo wąskie. Jeden skierowany był prosto w stronę Układu Słonecznego.

Eksplozja umożliwiła także obserwację obłoków pyłu obecnych w naszej galaktyce, które skutecznie odbijały wyemitowane promieniowanie. Obserwacje tego promieniowania mogą m.in. pokazać, gdzie znajdują się takie obłoki.

Eksperci uważają, że mogą zdobyć również kluczową wiedzę na temat czarnych dziur. „Myślimy o czarnych dziurach jak o pochłaniających wszystko obiektach, jednak czy one nie oddają energii z powrotem do Wszechświata?” – powiedziała Michela Negro z Uniwersytetu Marylandu w Baltimore (USA).

Naukowcy przypuszczają też, że dżety eksplozji były zasilane przez energię pola magnetycznego wzmocnionego przez obrót czarnej dziury.

Prawdopodobnie więc BOAT zaowocuje jeszcze wieloma kosmologicznymi rewelacjami.

Więcej informacji na ten temat zawiera publikacja w „Astrophysical Journal Letters”.

Źródło: PAP.