Gamma-ray bursts (GRBs) er et av de mest energiske fenomenene i universet, og også et av de minst undersøkte. Disse eksplosjonene av energi oppstår når en massiv stjerne går supernova og avgir tvillingstråler gammastråler som kan sees milliarder av lysår unna. Fordi de er nært knyttet til dannelsen av sorte hull, har forskere ivret etter å studere denne sjeldne forekomsten mer detaljert.
Dessverre har få muligheter for dette oppstått siden GRB-er er kortvarige (varer bare sekunder) og de fleste har skjedd i fjerne galakser. Men takket være innsatsen med en serie med teleskoper, kunne astronomer oppdage en GRB (betegnet GRB 190114C) tilbake i januar 2019. Noe av strålingen fra denne GRB var den høyeste energien som noen gang er observert, noe som gjorde dette til en milepæl i historien av astronomi.
Studien som beskriver disse funnene (med tittelen “Observasjon av inverse Compton-utslipp fra et langt gammastråleutbrudd”) dukket nylig opp i tidsskriftet Natur og kommer til å vises i journalen Astronomi og astrofysikk. Studien ble ledet av Antonio de Ugarte Postigo ved Instituto de Astrofísica de Andalucía og inkluderte medlemmer av MAGIC-samarbeidet, NASA, og forskningsinstitutter over hele verden.
For å si det enkelt, GRB er faktisk ganske vanlige, og forekommer omtrent en gang per dag i det observerbare universet. Men på grunn av deres korte og flyktige natur, har det vært veldig vanskelig å trene instrumenter på kilden før de forsvinner. Men ved hjelp av flere teleskoper som er optimalisert for gammastråledeteksjon, ble GRB 190114 observert akkurat i tide.
Dette inkluderte NASAs Neil Gehrels Swift Observatory, Fermi Gamma-Ray romteleskopet, samt det bakkebaserte tvilling Major Atmospheric Gamma Imaging Cherenkov (MAGIC) teleskopene - som ligger på Kanariøya La Palma og drives av Max Planck Institute for Physics (MPP).
Da disse teleskopene observerte GRB 190114C, observerte de at noe av den frigjorte energien målt i 1Tera elektronvolt (TeV) -området - omtrent en billion ganger så mye energi per foton observert med synlig lys. Basert på tidligere observasjoner, anslår astronomer at for å oppnå dette energinivået, måtte materiale som ble avgitt fra den kollapsende stjernen reise med 99,999% lysets hastighet.
Med andre ord, materiale fra en døende stjerne måtte akselereres til selve grensene for hva fysisk materiale kan tåle for å generere denne typen energisk utbrudd. Dette materialet vil deretter bli tvunget gjennom de gassformede skyene som omgir stjernen (restene av de ytre lagene som er blåst av), noe som forårsaker et sjokk som skaper gamma-ray burst.
Forskere har prøvd å observere ekstremt energiske utslipp fra GRB-er i lang tid, og dette spesielle sprenget ga den første muligheten. Som Dr. de Ugarte Postigo forklarte i en ESA / Hubble pressemelding:
- Forskere har prøvd å observere veldig høyt energiutslipp fra gammastråle-utbrudd i lang tid. Denne nye observasjonen er et viktig skritt fremover i vår forståelse av gammastråle-utbrudd, deres nærmeste omgivelser, og akkurat hvordan saken oppfører seg når den beveger seg med 99.999% av lysets hastighet. ”
Når vi ser fremover, vil flere rombaserte observatorier observere supernovaen som produserte GRB 190114C for å lære mer om omgivelsene og hvordan dette ekstreme sprenget ble produsert. Spesielt fikk europeiske astronomer observasjonstid med NASA / ESA Hubble-romteleskopet for å studere kildemiljøet.
Denne innsatsen ble assistert av astronomer ved bruk av ESOs Very Large Telescope (VLT) og Atacama Large Milimeter / submilimeter Array (ALMA) i Chile. Ved å kombinere observasjonene sine med dataene innhentet av Hubble kunne astronomene observere vertsgalaksen til denne GRB (som ligger 5 milliarder omtrent lysår fra Jorden) i større detalj.
Som Andrew Levan ved Institute for Mathematics, Astrophysics & Particle Physics Department of Astrophysics ved Radboud University i Nederland, forklarte:
"Hubbles observasjoner antyder at akkurat denne utbruddet satt i et veldig tett miljø, midt i en lys galakse 5 milliarder lysår unna. Dette er virkelig uvanlig, og antyder at det kan være grunnen til at det produserte dette usedvanlig kraftige lyset. ”
Denne milepælen er et vitnesbyrd om den økende evnen til astronomiske instrumenter og den økende betydningen av internasjonalt samarbeid. Det er også i tråd med dagens astronomi, hvor revolusjonerende funn blir mer vanlig. Med hvert år som går, forskes det nå på fenomener som en gang var dårlig forstått eller begrenset.
