Co sprawiło, że najjaśniejsza kosmiczna eksplozja wszechczasów była tak wyjątkowa?
W 2022 roku teleskopy zarejestrowały najjaśniejszą kosmiczną eksplozję wszech czasów. Astrofizycy mogą teraz wyjaśnić, co sprawiło, że była ona tak olśniewająca.
Poświata po najjaśniejszym w historii rozbłysku gamma, uchwycona przez teleskop Swift. Źródło: NASA/Swift/A. Beardmore (University of Leicester)
Niewiele wybuchów kosmicznych przyciągnęło tak dużą uwagę naukowców zajmujących się kosmosem jak ten, który został zarejestrowany 22 października 2022 roku i trafnie nazwany najjaśniejszym wszechczasów (ang. Brightest of All Time – BOAT). To zdarzenie, które było wynikiem zapadnięcia się bardzo masywnej gwiazdy i następujących po tym narodzin czarnej dziury, było obserwowane jako niezwykle jasny rozbłysk promieniowania gamma, po którym nastąpiła stopniowo zanikająca poświata światła o różnych częstotliwościach.
Od chwili, gdy ogromne teleskopy jednocześnie odebrały sygnał BOAT, astrofizycy z całego świata podjęli wysiłki w celu wyjaśnienia jasności rozbłysku gamma (GRB) oraz niezwykle powolnego zanikania jego poświaty.
Obecnie, międzynarodowy zespół naukowców, w którego skład wchodzi dr Hendrik Van Eerten z Wydziału Fizyki Uniwersytetu w Bath, przedstawił wyjaśnienie: wczesny rozbłysk o nazwie GRB 221009A był skierowany bezpośrednio w stronę Ziemi, a także przyciągnął znaczną ilość materii pochodzącej z gwiazd.
Wyniki badań zespołu zostały opublikowane 7 czerwca 2023 roku w czasopiśmie Science Advances. Głównym autorem jest dr Brendan O’Connor z University of Maryland i George Washington University w Waszyngtonie.
Dr Van Eerten, który współprowadził analizę teoretyczną, powiedział: Inni badacze pracujący nad tą zagadką również doszli do wniosku, że strumień był skierowany bezpośrednio na nas i to zdecydowanie w jakiś sposób wyjaśnia, dlaczego był on tak jasny.
Zagadką pozostawał jednak fakt, że krawędzie strumienia nie były w ogóle widoczne.
Powolne zanikanie poświaty nie jest charakterystyczne dla wąskiego strumienia gazu, a wiedząc o tym, podejrzewaliśmy, że istnieje dodatkowy podwód intensywnej eksplozji, a nasze modele matematyczne to potwierdziły.
Nasza praca wyraźnie pokazuje, że GRB miał unikalną strukturę, a obserwacje stopniowo ujawniają wąski strumień osadzony w szerszym wypływie gazu, gdzie normalnie można by oczekiwać izolowanego strumienia.
Co więc sprawiło, że ten GRB był szerszy niż zwykle? Naukowcy mają pewną teorię. Jak wyjaśnił dr Van Eerten: Strumienie GRB muszą przejść przez zapadającą się gwiazdę, w której powstają, a to, co naszym zdaniem zrobiło różnicę w tym przypadku, to ilość mieszania, które miało miejsce między materiałem gwiazdowym a strumieniem, tak że podgrzany szokiem gaz pojawił się w naszym polu widzenia aż do punktu, w którym jakakolwiek charakterystyczna sygnatura strumienia zostałaby utracona w ogólnej emisji z poświaty.
Dodał: Nasz model nie tylko pomaga w zrozumieniu BOAT, ale także wcześniejszych rekordzistów pod względem jasności, u których brak sygnatury strumieni stanowił zagadkę dla astronomów. Te GRB, podobnie jak inne tego typu wybuchy, muszą być skierowane bezpośrednio w naszą stronę, ponieważ wyrzucanie tak ogromnej ilości energii we wszystkich kierunkach jednocześnie byłoby niezgodne z prawami fizyki.
Wydaje się, że istnieje wyjątkowa klasa zdarzeń, które są zarówno ekstremalne, jak i potrafią zamaskować ukierunkowaną naturę przepływu gazu. Przyszłe badania pól magnetycznych, które uruchamiają strumienie, oraz nad masywnymi gwiazdami, w których się znajdują, powinny pomóc w ujawnieniu, dlaczego te GRB są tak rzadkie.
Dr O’Connor powiedział: Wyjątkowo długi GRB 221009A jest najjaśniejszym GRB, jaki kiedykolwiek zarejestrowano, a jego poświata bije wszelkie rekordy na wszystkich długościach fal. Ponieważ ten rozbłysk jest tak jasny, a także bliski (kosmicznie rzecz biorąc: wystąpił w niewielkiej odległości 2,4 miliarda lat świetlnych od Ziemi), uważamy, że jest to okazja zdarzająca się raz na tysiąc lat, aby odpowiedzieć na niektóre z najbardziej fundamentalnych pytań dotyczących tych rozbłysków, od formowania się czarnych dziur po testy modeli ciemnej materii.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
.jpg)
