S vremena na vreme, noćno nebo se osvetli spektakularnom eksplozijom koja bukti najsnažnijom svetlošću koju naš Univerzum može da proizvede. Poznati kao rafali gama zraka, oni za nekoliko sekundi mogu osloboditi ono što će naše Sunce emitovati tokom svog životnog veka.
Sada su naučnici pronašli nikada ranije viđen signal zakopan u spektru elektromagnetnog zračenja koje je isporučio najsjajniji prasak gama zraka ikada zabeležen.
Taj signal je emisiona svetlost – svetla oblast u spektru gama zraka koju proizvodi nešto što emituje svetlost u tom specifičnom opsegu talasnih dužina. A to nešto, utvrdili su naučnici, jeste potpuno i potpuno uništenje: međusobno uništavanje elektron-pozitronskih parova, materije i njenog parnjaka antimaterije.
Nadimak „ČAMAC“ (skraćenica od Najsjajniji svih vremena), prasak je otkriven još u oktobru 2022. Bio je rezultat eksplozije ogromne zvezde dok se njeno jezgro srušilo u crnu rupu, izbacujući toliko energetskih fotona da smo imao je teško da izvrši tačna merenja .
Ali merenja su zaista obavljena i naučnici su od samog početka znali da gledaju nešto posebno.
„Nekoliko minuta nakon što je BOAT eruptirao, Fermijev Gama-rai Burst Monitor je zabeležio neobičan energetski vrh koji je privukao našu pažnju“, kaže astrofizičarka Marija Edvige Ravasio sa Univerziteta Radboud u Holandiji.
„Kada sam prvi put video taj signal, naježio sam se. Naša analiza od tada pokazuje da je to prva emisiona linija visoke pouzdanosti ikada viđena u 50 godina proučavanja rafala gama zraka.“
Pojavljujući se kao svetleće trake na spektru svetlosti koja se emituje iz izvora, emisione linije ukazuju na to da nešto izaziva svetlost određenih talasnih dužina da sija jače – izvor dodatne emisije. Slično, tamnije trake poznate kao apsorpcione linije mogu se pojaviti tamo gde se apsorbuju talasne dužine svetlosti.
Karakteristike emisije i apsorpcije mogu nam mnogo reći o konstitutivnoj hemiji različitih astrofizičkih procesa, od metalnosti zvezda do molekula u sastavu udaljenih planetarnih atmosfera.
Postoje različiti scenariji koji mogu proizvesti rafal gama zraka, eksploziju najenergičnije svetlosti u elektromagnetnom spektru, ali onaj koji je proizveo ČAMAC – zvanično nazvan GRB 221009A – bio je rođenje crne rupe. Spoljašnji materijal zvezde je nasilno izbačen u svemir, dok se jezgro srušilo pod dejstvom gravitacije i formiralo najgušći objekat u Univerzumu.
Ovu eksploziju pratili su mlazovi ili čestice koje su pucale napolje u suprotnim smerovima. Ovo je ono što vidimo u eksploziji gama zraka, sa mlazom pod uglom prema našoj liniji vida.
Kada je GRB 221009A prvi put eksplodirao, osvetljenost je bila toliko ekstremna da je zaklonila svaki detalj. Tokom 80 sekundi, prasak je evoluirao od vršne energije od 12 miliona elektron-volti do oko 6 miliona elektron-volti. Samo pet minuta kasnije, osvetljenost je dovoljno splasnula da Fermi teleskop gama zraka može uočiti emisionu liniju koja je trajala najmanje 40 sekundi.
Istraživači veruju da je za pojačani sjaj odgovoran fenomen koji se zove anihilacija. Kada se elektron i njegov pandan antimaterije, pozitron, sudare, oni proizvode foton sa energijom od 0,511 miliona elektron-volti.
Karakteristika emisije uočena u BOAT-u odražava mnogo veću energiju, ali istraživači imaju objašnjenje za to. Uništenje se dogodilo u mlazu koji se kretao ka nama sa otprilike 99,9 procenata brzine svetlosti. To je učinilo da energija izgleda mnogo veća nego što je bila, iluzija zasnovana na našem uglu gledanja koja se može videti u drugim astrofizičkim mlaznjacima.
„Zato što gledamo u mlaz, gde se materija kreće brzinom skorom svetlosti, ova emisija postaje u velikoj meri pomerena u plavo i gurnuta ka mnogo višim energijama“, objašnjava astrofizičar Gor Oganesjan sa Instituta za nauku Gran Saso u Italiji.
Iako se čini da je GRB 221009A bio ekstremni primer praska gama zraka, naknadna zapažanja i analize su od tada otkrile da je ČAMAC bio sasvim normalan – njegova svetlost je bila samo rezultat njegove orijentacije, izbijajući upravo u našem pravcu.
Ovo je zapravo dobra vest. To znači da možemo da koristimo ČAMAC da razumemo kako se rafali gama zraka obično razvijaju tokom vremena i procesi koji se odvijaju u njima.
„Posle decenija proučavanja ovih neverovatnih kosmičkih eksplozija, još uvek ne razumemo detalje o tome kako ovi mlaznjaci rade“, kaže astrofizičarka Elizabet Hejs iz NASA-inog Centra za svemirske letove Godard.
„Pronalaženje tragova poput ove izuzetne linije emisije pomoći će naučnicima da dublje istraže ovo ekstremno okruženje.
Nalazi su objavljeni u časopisu Nauka.
