211service.com
Vi har oppdaget de kraftigste gammastråleutbruddene som er registrert
Gammastråleutbrudd DESY, Science Communication Lab
Gammastråleutbrudd er de kraftigste eksplosjonene i det kjente universet, antatt å bli utløst når en massiv stjerne kollapser i et svart hull eller nøytronstjerne.
Nå har forskere nettopp oppdaget et par av dem kraftigere enn vi kunne ha forestilt oss. I en trio av ny papirer publisert i Natur , rapporterer to team av astronomer påvisningen av to gammastråleutbrudd som hver sendte ut energiavlesninger som overgår forrige rekordinnstilling , inkludert en som er over 10 ganger kraftigere. Det er et enestående par funn som burde hjelpe oss å finne flere av disse eksotiske hendelsene og male et klarere syn på hva som foregikk i fjerne deler av universet for milliarder og milliarder av år siden.
Gammastråleutbrudd er kraftigere enn vi noen gang visste, sier Razmik Mirzoyan, en astrofysiker ved Max Planck Institute og medforfatter på to av avisene. Det er helt bemerkelsesverdig.
Deteksjonene ble gjort av to observatorier: Major Atmospheric Gamma Imaging Cherenkov (MAGIC)-systemet, som bruker to teleskoper plassert på en av Kanariøyene, og High Energy Stereoscopic System (HESS), en rekke av fem teleskoper i Namibia. Begge nettstedene bruker det som kalles imaging air Cherenkov-teleskoper (IACTs).
Når høyenergiske gammastråler treffer jordens atmosfære, fører samspillet til at luftmolekyler blir til en kaskade av elektron-positron-par. Disse parene suser gjennom atmosfæren, og frigjør noe kjent som Cherenkov-stråling. IACT-ene observerer denne strålingsdusjen, og de resulterende dataene kan rekonstrueres og analyseres for å bestemme energien og retningen til de originale høyenergifotonene - gammastrålene - som treffer atmosfæren.
Det første utbruddet, GRB 190114C, ble funnet 14. januar. Opprinnelig oppdaget av et par romteleskoper, ble det deretter verifisert og observert i dybden av HESS når koordinatene ble gjort kjent. MAGIC oppdaget fotonenergier i GRB 190114Cs etterglød (den falme delen av emisjonen) som var over teraelektronvolt (TeV)-området, som er en billion ganger mer energisk enn synlig lys (synlig lys er rundt 1 eV). Til nå har krabbetåken vært den lyseste kjente kilden til TeV-energier. Dette nye utbruddet dverger disse energiene med en faktor på 100 og er nå rekordholderen for den lyseste kjente kilden til TeV-fotoner.
Det andre utbruddet, GRB 180720B, ble oppdaget 20. juli 2018. Det hadde energier godt over 0,1 TeV, men fortsatt svakere enn 1 TeV. Tidligere gammastråleutbrudd hadde ikke blitt sett over 100 GeV. Sprengningene ble målt i etterglødingsfasen, så startenergiene til utslippene må ha vært enda høyere, sier Mirzoyan.
Oppfølgingsobservasjoner ved hjelp av andre observatorier og instrumenter avslører at GRB 190114C kom fra en galakse 4,5 milliarder lysår fra Jorden, mens GRB 180720B oppsto 6 milliarder lysår unna.
Alle gammastråleutbrudd produseres utenfor Melkeveien, typisk milliarder av lysår unna i galakser med mye massiv stjernedannelse. Selv om vi ikke vet nøyaktig hva som gjorde disse spesielle, vet vi at de begge er langvarige utbrudd. Dette betyr at de produseres når en sjelden type massiv, raskt spinnende stjerne plutselig kollapser i et kraftig svart hull eller en raskt roterende sterkt magnetisert nøytronstjerne kalt en magnetar, sier Bing Zhang, en astrofysiker ved University of Nevada, Las Vegas, som var ikke involvert i studiene. Begge objektene kan produsere gammastråleutbrudd, og i dette tilfellet ble de rettet mot jorden, heldigvis for astronomer.
Utover at de bare er rekordstore funn, gir de to nye gammastråleutbruddene oss litt innsikt i nøyaktig hvordan disse fenomenene produseres. Den eneste mekanismen som kan resultere i slike høye energiutslipp er en spredning av fotoner til høyere energier, indusert av kollisjoner med akselererte elektroner. Mange forskere, inkludert Zhang, har lenge teoretisert at en slik mekanisme eksisterte.
Som tilfellet var med deteksjon av gravitasjonsbølger, er det store håpet at denne oppdagelsen betyr at vi vil kunne oppdage flere høyenergi-gammastråleutbrudd og karakterisere dem i enda mer detalj. Gjenstander som ligger milliarder av lysår unna er utrolig vanskelige å studse. Gammastråleutbrudd er noen av de eneste signalene vi kan oppdage som kan fortelle oss noe om hva som skjer så langt unna.
Dette innlegget har blitt endret for å gi mer kontekst om energien som sendes ut av disse siste eksplosjonsdeteksjonene.