Οι εκρήξεις ακτίνων γάμμα (GRBs) είναι ένα από τα πιο ενεργητικά φαινόμενα στο Σύμπαν, και επίσης ένα από τα λιγότερο ερευνημένα. Αυτές οι εκρήξεις ενέργειας συμβαίνουν όταν ένα τεράστιο αστέρι πηγαίνει σουπερνόβα και εκπέμπει δίδυμες ακτίνες γάμμα που μπορούν να δουν δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά. Επειδή συνδέονται στενά με το σχηματισμό μαύρων τρυπών, οι επιστήμονες ήταν πρόθυμοι να μελετήσουν αυτό το σπάνιο περιστατικό με μεγαλύτερη λεπτομέρεια.
Δυστυχώς, λίγες ευκαιρίες για αυτό έχουν συμβεί δεδομένου ότι οι GRB είναι πολύ βραχύβιες (διαρκούν μόνο δευτερόλεπτα) και οι περισσότερες έχουν συμβεί σε απομακρυσμένους γαλαξίες. Αλλά χάρη στις προσπάθειες χρησιμοποιώντας μια σειρά από τηλεσκόπια, οι αστρονόμοι μπόρεσαν να εντοπίσουν ένα GRB (ονομαζόμενο GRB 190114C) τον Ιανουάριο του 2019. Μερικές από τις ακτινοβολίες από αυτό το GRB ήταν η υψηλότερη ενέργεια που παρατηρήθηκε ποτέ, καθιστώντας αυτό ένα ορόσημο στην ιστορία της αστρονομίας.
Η μελέτη που περιγράφει αυτά τα ευρήματα (με τίτλο «Παρατήρηση των αντίστροφων εκπομπών Compton από μια μεγάλη έκρηξη ακτίνων γάμμα») πρόσφατα εμφανίστηκε στο περιοδικό Φύση και αναμένεται να εμφανιστεί στο περιοδικό Αστρονομία και Αστροφυσική. Η μελέτη διεξήχθη από τον Antonio de Ugarte Postigo του Ινστιτούτου de Astrofísica de Andalucía και περιελάμβανε μέλη της συνεργασίας MAGIC, της NASA και ερευνητικών ιδρυμάτων σε όλο τον κόσμο.
Για να το πούμε ξεκάθαρα, τα GRB είναι πραγματικά αρκετά κοινά, συμβαίνουν περίπου μία φορά την ημέρα στο παρατηρήσιμο Σύμπαν. Αλλά λόγω της σύντομης και φευγαλέας φύσης τους, ήταν πολύ δύσκολο να εκπαιδεύσετε όργανα στην πηγή πριν εξαφανιστούν. Αλλά με τη βοήθεια πολλαπλών τηλεσκοπίων που είναι βελτιστοποιημένα για την ανίχνευση ακτίνων γάμμα, το GRB 190114 παρατηρήθηκε ακριβώς την ώρα.
Αυτό περιελάμβανε το Neil Gehrels Swift Observatory της NASA, το διαστημικό τηλεσκόπιο Fermi Gamma-Ray, καθώς και τα επίγεια δίδυμα τηλεσκόπια Major Atmospheric Gamma Imaging Cherenkov (MAGIC) - το οποίο βρίσκεται στο Κανάριο νησί της Λα Πάλμα και λειτουργεί από το Max Planck Ινστιτούτο Φυσικής (MPP).
Όταν αυτά τα τηλεσκόπια παρατήρησαν το GRB 190114C, παρατήρησαν ότι μέρος της απελευθερούμενης ενέργειας που μετρήθηκε στο εύρος 1Tera electron volt (TeV) - περίπου ένα τρισεκατομμύριο φορές περισσότερη ενέργεια ανά φωτόνιο που παρατηρήθηκε με ορατό φως. Με βάση προηγούμενες παρατηρήσεις, οι αστρονόμοι εκτιμούν ότι για να επιτευχθεί αυτό το επίπεδο ενέργειας, το υλικό που εκπέμπεται από το αστέρι που καταρρέει έπρεπε να ταξιδέψει στο 99,999% της ταχύτητας του φωτός.
Με άλλα λόγια, το υλικό από ένα αστέρι που πεθαίνει θα πρέπει να επιταχυνθεί στα όρια του τι μπορεί να αντέξει η φυσική ύλη για να δημιουργήσει μια τέτοια ενεργητική έκρηξη. Αυτό το υλικό θα εξαναγκάστηκε στη συνέχεια μέσα από τα αέρια σύννεφα που περιβάλλουν το αστέρι (τα υπολείμματα των εξωτερικών στρωμάτων που έχουν εκραγεί), προκαλώντας ένα σοκ που δημιουργεί την έκρηξη της ακτίνας γάμμα.
Οι επιστήμονες προσπαθούν να παρατηρήσουν εξαιρετικά ενεργητικές εκπομπές από GRB για μεγάλο χρονικό διάστημα, και αυτή η συγκεκριμένη έκρηξη παρείχε την πρώτη ευκαιρία. Όπως εξήγησε ο Δρ de Ugarte Postigo σε δελτίο τύπου του ESA / Hubble:
«Οι επιστήμονες προσπαθούν να παρατηρήσουν για πολύ καιρό εκπομπές πολύ υψηλής ενέργειας από εκρήξεις ακτίνων γάμμα. Αυτή η νέα παρατήρηση είναι ένα ζωτικό βήμα προς τα εμπρός στην κατανόησή μας για τις εκρήξεις ακτίνων γάμμα, το άμεσο περιβάλλον τους και το πώς συμπεριφέρεται η ύλη όταν κινείται στο 99,999% της ταχύτητας του φωτός. "
Κοιτώντας μπροστά, πολλαπλά διαστημικά παρατηρητήρια θα παρακολουθούν την σουπερνόβα που παρήγαγε το GRB 190114C για να μάθουν περισσότερα για το περιβάλλον του και πώς δημιουργήθηκε αυτή η ακραία έκρηξη. Συγκεκριμένα, στους Ευρωπαίους αστρονόμους δόθηκε χρόνος παρατήρησης στο Διαστημικό Τηλεσκόπιο Hubble της NASA / ESA για να μελετήσουν το περιβάλλον προέλευσης.
Αυτές οι προσπάθειες υποβοηθήθηκαν από αστρονόμους χρησιμοποιώντας το Μεγάλο Τηλεσκόπιο του ESO (VLT) και το Atacama Large Milimeter / submilimeter Array (ALMA) στη Χιλή. Συνδυάζοντας τις παρατηρήσεις τους με τα δεδομένα που έλαβε ο Hubble, οι αστρονόμοι μπόρεσαν να παρατηρήσουν με μεγαλύτερη λεπτομέρεια τον γαλαξία-ξενιστή αυτού του GRB (που βρίσκεται 5 δισεκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη).
Όπως εξήγησε ο Andrew Levan του Ινστιτούτου Μαθηματικών, Αστροφυσικής & Φυσικής Σωματιδίων Φυσικής στο Πανεπιστήμιο Radboud στην Ολλανδία:
«Οι παρατηρήσεις του Χαμπλ δείχνουν ότι η συγκεκριμένη έκρηξη καθόταν σε ένα πολύ πυκνό περιβάλλον, ακριβώς στη μέση ενός φωτεινού γαλαξία 5 δισεκατομμυρίων ετών φωτός μακριά. Αυτό είναι πραγματικά ασυνήθιστο, και υποδηλώνει ότι μπορεί να είναι ο λόγος που παρήγαγε αυτό το εξαιρετικά δυνατό φως. "
Αυτό το ορόσημο αποτελεί απόδειξη της αυξανόμενης ικανότητας των αστρονομικών οργάνων και της αυξανόμενης σημασίας της διεθνούς συνεργασίας. Συνάδει επίσης με την τρέχουσα εποχή της αστρονομίας, όπου οι επαναστατικές ανακαλύψεις γίνονται πιο συχνές. Με κάθε περασμένο έτος, τα φαινόμενα που κάποτε ήταν ανεπαρκώς κατανοητά ή περιορισμένα, τώρα ερευνούνται σε τακτική βάση.
