Vi har registreret de mest kraftfulde gamma-stråleudbrud nogensinde

Gammastråleudbrud DESY, Science Communication Lab

Gammastråleudbrud er de kraftigste eksplosioner i det kendte univers, der menes at blive frigivet, når en massiv stjerne kollapser i et sort hul eller en neutronstjerne.

Nu har videnskabsmænd netop opdaget et par af dem, der er stærkere, end vi kunne have forestillet os. I en trio af ny papirer udgivet i Natur , rapporterer to hold af astronomer påvisningen af ​​to gammastråleudbrud, som hver udsendte energimålinger, der overgår den forrige rekordindstilling , inklusive en, der er over 10 gange stærkere. Det er et hidtil uset par fund, der burde hjælpe os med at finde flere af disse eksotiske begivenheder og male et klarere billede af, hvad der foregik i fjerne dele af universet for milliarder og milliarder af år siden.

Gammastråleudbrud er kraftigere, end vi nogensinde vidste, siger Razmik Mirzoyan, en astrofysiker ved Max Planck Instituttet og medforfatter på to af papirerne. Det er helt bemærkelsesværdigt.

Detekteringerne blev foretaget af to observatorier: Major Atmospheric Gamma Imaging Cherenkov (MAGIC)-systemet, som bruger to teleskoper placeret på en af ​​De Kanariske Øer, og High Energy Stereoscopic System (HESS), en række af fem teleskoper i Namibia. Begge steder bruger det, der kaldes imaging air Cherenkov-teleskoper (IACT'er).

Når højenergiske gammastråler rammer Jordens atmosfære, får vekselvirkningen luftmolekyler til at blive til en kaskade af elektron-positron-par. Disse par suser gennem atmosfæren og frigiver noget kendt som Cherenkov-stråling. IACT'erne observerer denne regn af stråling, og de resulterende data kan rekonstrueres og analyseres for at bestemme energien og retningen af ​​de originale højenergifotoner - gammastrålerne - der rammer atmosfæren.

Det første udbrud, GRB 190114C, blev fundet den 14. januar. Oprindeligt opdaget af et par rumteleskoper, blev det derefter verificeret og observeret i dybden af ​​HESS, når dets koordinater blev gjort kendt. MAGIC detekterede fotonenergier i GRB 190114C's efterglød (den falmende del af emissionen), der var over teraelektronvolt-området (TeV), hvilket er en billion gange mere energisk end synligt lys (synligt lys er omkring 1 eV). Indtil nu har Krabbetågen været den lyseste kendte kilde til TeV-energier. Denne nye burst dværger disse energier med en faktor 100 og er nu rekordholder for den mest lysstærke kendte kilde til TeV-fotoner.

Det andet udbrud, GRB 180720B, blev opdaget den 20. juli 2018. Det havde energier langt over 0,1 TeV, men stadig svagere end 1 TeV. Tidligere gammastråleudbrud var ikke set over 100 GeV. Sprængningerne blev målt i efterglødingsfasen, så de indledende energier af emissionerne må have været endnu højere, siger Mirzoyan.

Opfølgende observationer ved hjælp af andre observatorier og instrumenter afslører, at GRB 190114C kom fra en galakse 4,5 milliarder lysår fra Jorden, mens GRB 180720B opstod 6 milliarder lysår væk.

Alle gammastråleudbrud produceres uden for Mælkevejen, typisk milliarder af lysår væk i galakser med en masse massiv stjernedannelse. Selvom vi ikke ved præcis, hvad der gjorde disse særlige, ved vi, at de begge er langvarige udbrud. Det betyder, at de produceres, når en sjælden type massiv, hurtigt roterende stjerne pludselig kollapser i et kraftigt sort hul eller en hurtigt roterende stærkt magnetiseret neutronstjerne kaldet en magnetar, siger Bing Zhang, en astrofysiker ved University of Nevada, Las Vegas, som var ikke involveret i undersøgelserne. Begge objekter kan producere gammastråleudbrud, og i dette tilfælde blev de direkte udstrålet mod Jorden, heldigvis for astronomer.

Ud over blot at være rekordsættende fund, giver de to nye gammastråleudbrud os et indblik i præcis, hvordan disse fænomener produceres. Den eneste mekanisme, der kan resultere i sådanne højenergiemissioner, er en opspredning af fotoner til højere energier, induceret af kollisioner med accelererede elektroner. Mange videnskabsmænd, inklusive Zhang, har længe teoretiseret, at en sådan mekanisme eksisterede.

Som det var tilfældet med påvisning af gravitationsbølger, er det store håb, at denne opdagelse betyder, at vi vil være i stand til at få øje på flere højenergi-gammastråleudbrud og karakterisere dem i endnu flere detaljer. Objekter, der er placeret milliarder af lysår væk, er utroligt svære at studse. Gammastråleudbrud er nogle af de eneste signaler, vi kan registrere, som kan fortælle os noget om, hvad der sker så langt væk.

Dette indlæg er blevet ændret for at give mere kontekst om den energi, der udsendes af disse seneste burst-detektioner.

skjule