Σε όλο το σύμπαν, περίπου 7,5 δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά, ένα αστέρι που πέθανε απελευθέρωσε μερικούς από τους φασματοσκοπικούς αστρονόμους με την υψηλότερη ενέργεια που έχουν δει ποτέ. Και αυτά τα σωματίδια φωτός, ή τα φωτόνια, βοηθούν τους αστρονόμους να κατανοήσουν πώς αυτά τα σωματίδια ενισχύονται σε τέτοιες ακραίες ενέργειες.
Οι αστρονόμοι βρήκαν τα φωτόνια υπερυψηλής ενέργειας ενώ ερευνούσαν ένα γεγονός που ονομάζεται έκρηξη ακτίνων γάμμα ή GRB. Σκεπτόμενοι να προκύψουν από τη σύγκρουση των άστρων νετρονίων ή την κατάρρευση ενός μαζικού αστέρα, οι εκρήξεις των ακτίνων-γ εμφανίζονται ξαφνικά, μερικές φορές μόνο για ένα κλάσμα του δευτερολέπτου. Μια από αυτές τις φευγαλέες εκρήξεις μπορεί να απελευθερώσει περισσότερη ενέργεια από ό, τι θα δημιουργούσε ο ήλιος καθ 'όλη τη ζωή του. Αυτά τα γεγονότα είναι δύσκολο να τα πιάσουν, αλλά ακολουθεί η έκρηξη. Το φως από την εικονοστοιχία είναι πιο αμβλύ, αλλά διαρκεί περισσότερο, επιτρέποντας στους αστρονόμους να το μετρήσουν λεπτομερώς.
Στις 14 Ιανουαρίου 2019, μια τέτοια έκρηξη ακτίνων γάμμα, που ονομάστηκε GRB 190114C, ανακαλύφθηκε από δύο διαστημικά τηλεσκόπια μέσω ενός αυτοματοποιημένου συστήματος. Μέσα σε 22 δευτερόλεπτα, οι αστρονόμοι στη Γη καθοδήγησαν τα επίγεια τηλεσκόπια τους για να μετρήσουν την afterglow μετά το συμβάν.
"Ψάχνουμε για περισσότερο από 20 χρόνια", δήλωσε ο Razmik Mirzoyan, εκπρόσωπος του τηλεπικοινωνιακού τηλεπικοινωνιακού τηλεπικοινωνιακού τηλεπικοινωνιακού συστήματος Cherenkov (MAGIC) και συν-συγγραφέας στη νέα μελέτη, δήλωσε στην Live Science. Ότι μπορούσαν να βρουν αυτό, είπε ο Mirzoyan, "δεν ήταν απλή τύχη, είναι απλώς επιμονή".
Σε αστρονομικούς όρους, το γεγονός ήταν σχετικά κοντά, γεγονός που επέτρεψε στους αστρονόμους να μετρήσουν τη μετά την ομίχλη φασματόμετρο σε μεγάλο εύρος μηκών κύματος. Τις επόμενες 10 ημέρες, οι επιστήμονες συγκέντρωσαν δεδομένα από έξι δορυφόρους και 15 τηλεσκόπια επίγειας βάσης που ανίχνευσαν ακτινοβολία σε μήκη κύματος που κυμαίνονταν από το ραδιόφωνο έως το υπεριώδες φως.
Αναλύοντας τις μετρήσεις από τα πρώτα δεκάδες δευτερόλεπτα μετά την έκρηξη, οι αστρονόμοι βρήκαν φωτόνια με ενέργεια τρισεκατομμυρίων ηλεκτρονίων - που είναι τρισεκατομμύρια φορές η ενέργεια των τυπικών φωτονίων που προέρχονται από τον ήλιο.
Ενώ έχουν ανιχνευθεί φωτόνια με ενέργεια που υπερβαίνει το 1 τρισεκατομμύριο ηλεκτρονίων βολτ από άλλες αστροφυσικές πηγές, όπως τα υπολείμματα υπερκαινοφανών, κανένας δεν ήταν γνωστό ότι προέρχεται από ένα GRB.
Τα δεδομένα πολλαπλού μήκους βοήθησαν τους αστρονόμους να διαπιστώσουν πώς ενεργοποιούνται τα σωματίδια. Τα φωτόνια χαμηλής ενέργειας είχαν απελευθερωθεί από σωματίδια που περιστρέφονται γύρω από μαγνητικά πεδία με μια διαδικασία γνωστή ως ακτινοβολία συγχροτρόνου. Αντίθετα, τα πρωτοποριακά φωτόνια υπερχειλίσεως ενέργειας επιταχύνθηκαν μέσω συγκρούσεων με ηλεκτρόνια υψηλής ενέργειας - μια παραλλαγή σε έναν μηχανισμό που οι επιστήμονες αποκαλούν αντίστροφη σκέδαση Compton. Τα ευρήματα επιβεβαιώνουν τις θεωρίες σχετικά με τα GRB και βοηθούν τους αστρονόμους να κατανοήσουν τη φυσική αυτών των παράξενων εκρήξεων.
"Μετά από περισσότερα από 50 χρόνια από τότε που τα GRBs ανακαλύφθηκαν για πρώτη φορά, πολλές από τις θεμελιώδεις πτυχές τους παραμένουν μυστηριώδεις", ανέφερε ο Mirzoyan σε δήλωση. "Η ανακάλυψη της εκπομπής ακτίνων-γ από το GRB 190114C ... δείχνει ότι οι εκρήξεις του GRB είναι ακόμα πιο ισχυρές από ό, τι πριν."
Ενώ οι αστρονόμοι έχουν ψάξει εδώ και καιρό τέτοιου είδους φωτόνια υπερβολικής ενέργειας, το GRB 190114C δεν ήταν ένα σπάνιο γεγονός - μόνο ένα που είναι δύσκολο να πιάσει. Χάρη σε τηλεσκόπια όπως το MAGIC και το Στερεοσκοπικό Σύστημα Υψηλής Ενέργειας (H.E.S.S.), τα οποία έχουν σχεδιαστεί για να ανιχνεύουν υπεριώδεις ακτινοβολίες ακτίνων γάμμα και αυτοματοποιημένα συστήματα ανίχνευσης αρχικών GRBs, οι επιστήμονες αναμένουν να πιάσουν περισσότερα τέτοια φωτόνια υπερυψηλής ενέργειας στο μέλλον.
"Εισερχόμαστε σε μια νέα εποχή που ανακαλύπτουμε φωτόνια εξαιρετικά υψηλής ενέργειας", δήλωσε στο Live Science ο Bing Zhang, αστροφυσικός στο Πανεπιστήμιο της Νεβάδας του Λας Βέγκας, ο οποίος δεν συμμετείχε στη νέα μελέτη. "Δεδομένου ότι η πλούσια φυσική αναμένεται στο υψηλό ενεργειακό καθεστώς, αυτές οι παρατηρήσεις θα φέρουν σίγουρα ενθουσιασμό τα επόμενα χρόνια".
Τα νέα αποτελέσματα δημοσιεύθηκαν στις 20 Νοεμβρίου στο περιοδικό Nature.
