Najjaśniejszy do tej pory rozbłysk gamma ujawnia nowe tajemnice kosmicznych eksplozji
Naukowcy uważają, że emisja promieniowania gamma, która trwała ponad 300 sekund, jest zapowiedzią narodzin czarnej dziury, powstałej z zapadnięcia się jądra masywnej gwiazdy.
Składniki długiego rozbłysku gamma, najpowszechniejszego typu. Jądro masywnej gwiazdy (po lewej) zapadło się, tworząc czarną dziurę, która wysyła strumień cząstek poruszający się przez zapadającą się gwiazdę w przestrzeń kosmiczną z prędkością bliską prędkości światła. Źródło: Goddard Space Flight Center, NASA
9 października 2022 roku przez nasz Układ Słoneczny przetoczył się intensywny impuls promieniowania gamma, który obezwładnił detektory tego promieniowania na licznych orbitujących satelitach i wysłał astronomów w pogoń za badaniem tego zdarzenia przy użyciu najpotężniejszych na świecie teleskopów.
Nowe źródło, nazwane GRB 221009A, okazało się być najjaśniejszym z dotychczas zarejestrowanych wybuchów promieniowania gamma (GRB).
W nowej pracy, która ukazała się 28 marca 2023 roku w The Astrophysical Journal Letters, obserwacje GRB 221009A obejmujące zakres od fal radiowych do promieniowania gamma, w tym krytyczne obserwacje na falach milimetrowych rzucają nowe światło na trwające od dziesięcioleci poszukiwania zrozumienia pochodzenia tych ekstremalnych kosmicznych eksplozji.
Emisja promieniowania gamma z GRB 221009A trwała 300 sekund. Astronomowie uważają, że takie „długotrwałe” GRB to zapowiedź narodzin czarnej dziury, powstałej z zapadnięcia się jądra masywnej i szybko wirującej gwiazdy pod własnym ciężarem. Nowo powstała czarna dziura wyrzuca potężne strumienie plazmy z prędkością bliską prędkości światła, które przebijają się przez zapadającą się gwiazdę i świecą w promieniach gamma.
Ponieważ GRB 221009A jest najjaśniejszym rozbłyskiem, jaki kiedykolwiek zarejestrowano, prawdziwą tajemnicą było to, co nastąpi po początkowym rozbłysku promieniowania gamma. Kiedy strumienie zderzają się z gazem otaczającym umierającą gwiazdę, wytwarzają jasną poświatę światła w całym spektrum – powiedział Tanmoy Laskar, adiunkt fizyki i astronomii na Uniwersytecie w Utah oraz główny autor badań. Poświata zanika dość szybko, co oznacza, że musimy być szybcy i zwinni, aby uchwycić światło, zanim zniknie, zabierając ze sobą swoje tajemnice.
W ramach kampanii mającej na celu wykorzystanie najlepszych na świecie radioteleskopów i teleskopów milimetrowych do badania poświaty GRB 221009A, astronomowie szybko zgromadzili dane z Submillimeter Array (SMA).
Ten wybuch, będąc tak jasnym, dał wyjątkową okazję do zbadania szczegółowego zachowania i ewolucji poświaty z niespotykanymi dotąd szczegółami – nie chcieliśmy tego przegapić! Badałem te wydarzenia przez ponad dwadzieścia lat, a to było tak samo ekscytujące jak pierwszy GRB, jaki kiedykolwiek zaobserwowałem – powiedział Edo Berger, profesor astronomii na Uniwersytecie Harvarda i CfA. Dzięki możliwości szybkiego reagowania byliśmy w stanie szybko skierować SMA na lokalizację GRB 221009A – powiedział naukowiec projektu SMA i badacz CfA, Garrett Keating. Zespół był podekscytowany widząc, jak jasna była poświata tego GRB, którą mogliśmy monitorować przez ponad 10 dni, aż wygasła.
Po przeanalizowaniu i połączeniu danych z SMA i innych teleskopów na całym świecie, astronomowie byli zdumieni: pomiary fal milimetrowych i radiowych były znacznie jaśniejsze niż oczekiwano na podstawie światła widzialnego i rentgenowskiego.
To jeden z najbardziej szczegółowych zestawów danych, jakie kiedykolwiek zebraliśmy, i jasne jest, że dane milimetrowe i radiowe po prostu nie zachowują się zgodnie z oczekiwaniami – powiedziała Yvette Cendes, pracownik naukowy CfA. Kilka rozbłysków GRB w przeszłości wykazało krótkie nadwyżki emisji milimetrowej i radiowej, które uważa się za sygnaturę fali uderzeniowej w samym strumieniu, ale w GRB 221009A nadwyżka emisji zachowuje się zupełnie inaczej niż w poprzednich przypadkach.
Cendes dodaje: Prawdopodobnie odkryliśmy zupełnie nowy mechanizm wytwarzania nadmiaru fal milimetrowych i radiowych. Jedną z możliwości jest to, że potężny strumień wytwarzany przez GRB 221009A jest bardziej złożony niż w większości GRB. Możliwe, że światło widzialne i rentgenowskie są wytwarzane przez jedną część dżetu, podczas gdy wczesne fale milimetrowe i radiowe są wytwarzane przez inny składnik.
Na szczęście ta poświata jest tak jasna, że będziemy kontynuować badania jej emisji radiowej przez miesiące, a może nawet lata – dodaje Berger. Dzięki temu znacznie dłuższemu okresowi mamy nadzieję rozszyfrować tajemnicze pochodzenie wczesnej nadmiernej emisji.
Niezależnie od dokładnych szczegółów tego konkretnego GRB, zdolność do szybkiego reagowania na GRB i podobne zdarzenia za pomocą teleskopów fal milimetrowych jest istotną nową możliwością dla astronomów.
Kluczową lekcją płynącą z tego GRB jest to, że bez szybko działających radioteleskopów i teleskopów milimetrowych, takich jak SMA, przegapilibyśmy potencjalne odkrycia dotyczące najbardziej ekstremalnych eksplozji we Wszechświecie – powiedział Berger. Nigdy nie wiemy z góry, kiedy takie zdarzenia wystąpią, więc musimy reagować tak szybko, jak to możliwe, jeżeli mamy skorzystać z tych darów kosmosu.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
.jpg)
