Naukowcy badają największy rozbłysk gamma w historii

W niedzielę, 9. października 2022 roku przez Układ Słoneczny przemknął tak silny rozbłysk promieniowania, że astronomowi 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 licznych instrumentów kosmicznych i naziemnych, wiele z nich oślepiając. Po przeanalizowaniu zgromadzonych danych naukowcy opisują i starają się wyjaśnić niezwykły rozbłysk oznaczony GRB 221009A. "GRB 221009A prawdopodobnie był najjaśniejszym rozbłyskiem promieni X oraz gamma w całej historii ludzkiej cywilizacji" - mówi 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 z danych zebranych przez Teleskop Fermiego, próbnik Wind oraz dwa chińskie instrumenty. Według wyników rozbłysk był 70 razy silniejszy, niż jakikolwiek zaobserwowany wcześniej. Do tych 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. Pochłaniając szybko okoliczną materię, czarna dziura 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 spodziewają się jednak dostrzec supernową kilka tygodni później. W tym przypadku to się jednak nie udało, ale może to wynikać z położenia źródła błysku - bliskiego płaszczyźnie galaktyki pełnego pyłu, który silnie blokuje światło. "Nie możemy z całą pewnością stwierdzić, że tam znajduje się supernowa, co jest zaskakujące, zważając na jasność eksplozji" - mówi 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" - dodaje.

Więcej informacji może jeszcze udzielić Teleskop Jamesa Webba, ponieważ prowadzi obserwacje w słabiej zatrzymywanej przez pył podczerwieni. 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 swoich teorii. "Znajdując się tak blisko i świecąc tak jasno, eksplozja ta 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" - mówi 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" - podkreśla specjalistka. Towarzyszące opisanej eksplozji strumienie są np. wyjątkowo silne, ale przy tym nietypowo wąskie. Jeden skierowany był prosto w stronę Układu Słonecznego.

Eksplozja stworzyła także okazję do obserwacji obłoków pyłu obecnych w naszej galaktyce, które skutecznie odbijały wyemitowane promieniowanie. Jego obserwacje mogą np. pokazać, gdzie znajdują się takie obłoki. Eksperci uważają, że mogą także zdobyć 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?" - pyta Michela Negro z University of Maryland, Baltimore County (USA). Naukowcy podejrzewają np., że dżety eksplozji były zasilane przez energię pola magnetycznego wzmocnionego przez obrót czarnej dziury. Prawdopodobnie więc BOAT zaowocuje jeszcze wieloma kosmologicznymi rewelacjami.

Więcej na ten temat: https://iopscience.iop.org/collections/apjl-230323-172_Focus-on-the-Ultra-luminous-GRB-221009A (PAP)

Marek Matacz