W 2022 roku teleskopy zarejestrowały najjaśniejszą znaną nam dziś kosmiczną eksplozję. Astrofizycy mogą teraz wyjaśnić, dlaczego była ona tak olśniewająca.
Niewiele wybuchów kosmicznych przyciągnęło tak dużą uwagę naukowców zajmujących się kosmosem jak ten, zarejestrowany 22 października 2022 roku i trafnie nazwany najjaśniejszym [rozbłyskiem] wszech czasów (ang. Brightest of All Time – BOAT). To zdarzenie, które było wynikiem zapadnięcia się bardzo masywnej gwiazdy i następujących po tym narodzin czarnej dziury, było obserwowane jako niezwykle jasny rozbłysk promieniowania gamma, po którym nastąpiła stopniowo zanikająca poświata widoczna na różnych częstotliwościach. Od chwili, gdy ogromne teleskopy jednocześnie odebrały sygnał BOAT, astrofizycy z całego świata podjęli wysiłki w celu wyjaśnienia jasności tego rozbłysku gamma, jak i niezwykle powolnego zanikania jego poświaty.
Obecnie międzynarodowy zespół naukowców, w którego skład wchodzi dr Hendrik Van Eerten z Wydziału Fizyki Uniwersytetu w Bath, przedstawił dość prawdopodobne wyjaśnienie: wczesny rozbłysk o nazwie GRB 221009A był skierowany bezpośrednio w stronę Ziemi, a także przyciągnął znaczną ilość materii pochodzącej z gwiazd. Wyniki badań zespołu zostały opublikowane 7 czerwca 2023 roku w czasopiśmie Science Advances. Głównym autorem jest dr Brendan O’Connor z University of Maryland i George Washington University w Waszyngtonie.
Dr Van Eerten, który prowadził analizę teoretyczną, wyjaśnia, że i inni badacze pracujący nad tą zagadką doszli do wniosku, że strumień był skierowany bezpośrednio na nas, co z kolei zdecydowanie tłumaczy, dlaczego był on tak jasny. Zagadką pozostawał jednak fakt, że granice jego strumienia nie były w ogóle widoczne.
Powolne zanikanie poświaty nie jest charakterystyczne dla wąskiego strumienia gazu. Wiedząc o tym, podejrzewaliśmy, że jest jakiś dodatkowy powód tej intensywnej eksplozji, a nasze modele matematyczne to potwierdziły. Nasza praca wyraźnie pokazuje, że ten GRB miał unikalną strukturę, a obserwacje stopniowo ujawniają wąski strumień osadzony w szerszym wypływie gazu, gdzie normalnie można by oczekiwać izolowanego strumienia – wyjaśnia Van Eerten
Co więc sprawiło, że ten GRB miał profil szerszy niż zwykle? Naukowcy mają pewną teorię. Jak tłumaczy Van Eerten, strumienie GRB muszą przejść przez zapadającą się gwiazdę, w której powstają, a to, co naszym zdaniem zrobiło różnicę w tym przypadku, to stopień wymieszania, które miało miejsce między materiałem gwiazdowym a strumieniem, tak, że podgrzany szokiem gaz pojawił się w naszym polu widzenia aż do punktu, w którym jakakolwiek charakterystyczna sygnatura strumienia zostałaby utracona w ogólnej emisji poświaty.
Nasz model nie tylko pomaga w zrozumieniu BOAT, ale także wcześniejszych rekordzistów pod względem jasności, u których brak sygnatury strumieni stanowił zagadkę dla astronomów. Te GRB, podobnie jak inne tego typu wybuchy, muszą być skierowane bezpośrednio w naszą stronę, ponieważ wyrzucanie tak ogromnej ilości energii we wszystkich kierunkach jednocześnie byłoby niezgodne z prawami fizyki – dodaje naukowiec. Wydaje się zatem, że istnieje wyjątkowa klasa zdarzeń, które są zarówno ekstremalne, jak i potrafią skutecznie zamaskować ukierunkowaną naturę przepływu gazu. Przyszłe badania pól magnetycznych, które uruchamiają te strumienie, jak i badania nad masywnymi gwiazdami, w których się one znajdują, powinny pomóc w ujawnieniu, dlaczego te konkretne GRB są tak rzadkie.
Wyjątkowo długi GRB 221009A jest najjaśniejszym błyskiem gamma, jaki kiedykolwiek zarejestrowano, a jego poświata bije wszelkie rekordy na wszystkich długościach fal. Ponieważ ten rozbłysk jest tak jasny, a także bliski (kosmicznie rzecz biorąc: wystąpił w niewielkiej odległości, 2,4 miliarda lat świetlnych od Ziemi), uważamy, że jest to okazja zdarzająca się raz na tysiąc lat. Okazja, aby odpowiedzieć na niektóre z najbardziej fundamentalnych pytań dotyczących tych rozbłysków: od formowania się czarnych dziur po testy modeli ciemnej materii. – podsumowuje dr O’Connor.
Więcej informacji:
- What made the brightest cosmic explosion of all time so exceptional?
- A structured jet explains the extreme GRB 221009A
Źródło: University of Bath
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Na ilustracji: Poświata po najjaśniejszym w historii rozbłysku gamma uchwycona przez teleskop Swift. Źródło: NASA/Swift/A. Beardmore (University of Leicester)
