Po dziesięcioletnich poszukiwaniach naukowcy po raz pierwszy zarejestrowali rozbłysk promieniowania gamma w zakresie bardzo wysokich energii (VHE). Odkrycia dokonał w lipcu 2018 roku międzynarodowy zespół High Energy Stereoscopic System (H.E.S.S.) za pomocą ogromnego 28-metrowego teleskopu, wchodzącego w skład sieci teleskopów H.E.S.S. w Namibii. Niespodziewanie okazało się, iż ów nadzwyczaj energetyczny rozbłysk, będący skutkiem „kosmicznego kataklizmu”, utrzymywał się w zakresie gamma VHE bardzo długo po początkowej eksplozji.
Błyski promieniowania gamma są skutkiem kosmicznych eksplozji i trwają krótko, zazwyczaj kilkadziesiąt sekund. Są to najjaśniejsze rozbłyski znane we Wszechświecie. Przez długi czas po błysku gamma obserwuje się poświatę w zakresie rentgenowskim, optycznym i radiowym. Energia krótkiego błysku gamma emitowana jest w postaci fotonów ok. miliona razy bardziej energetycznych niż fotony światła widzialnego. Promieniowanie złożone z takich fotonów można rejestrować wyłącznie przez instrumenty umieszczone na satelitach. Pytanie, czy błyskowi takiego promieniowania gamma towarzyszy emisja w zakresie VHE (fotony o energii ok. 100 miliardów razy większej niż fotony światła widzialnego) pozostawało do niedawna bez odpowiedzi.
20 lipca 2018 roku obserwatorium satelitarne Fermi, a parę sekund później obserwatorium satelitarne Swift, zaalarmowały świat o błysku gamma trwającym pięćdziesiąt sekund, któremu nadano nazwę GRB 180720B. Liczne obserwatoria optyczne rozpoczęły wkrótce obserwacje części nieba, z której pochodził błysk gamma, szukając po nim poświaty w zakresie optycznym.
Na ilustracji: Obraz poświaty gamma rozbłysku GRB180720B w zakresie bardzo wysokich energii. Czerwonym krzyżykiem oznaczono lokalizację błysku dokonaną w zakresie optycznym. Źródło: publikacja zespołu.
Dla sieci teleskopów obserwatorium H.E.S.S. owa lokalizacja stała się dostępna dopiero dziesięć godzin później. Mimo to zespół H.E.S.S. postanowił przeprowadzić obserwacje, licząc na zarejestrowanie w zakresie VHE poświaty błysku GRB 180720B. Obserwacje zakończyły się sukcesem.
Dwugodzinne obserwacje H.E.S.S. wykazały obecność nowego źródła w tym samym miejscu, co wykryta wcześniej poświata optyczna (Ilustracja 1.). Odkrycia emisji gamma VHE z błysku gamma oczekiwano już od ponad dziesięciu lat, jednak nikt nie spodziewał się tak silnej poświaty tak długo po samym błysku. To przełomowe odkrycie umożliwia nowy wgląd w naturę zjawiska kosmicznych błysków gamma.
Na zdjęciu: Teleskopy obserwatorium H.E.S.S. w Namibii. W centrum zbudowany z udziałem Polski 28-metrowy teleskop, którym dokonano obecnego odkrycia poświaty gamma błysku GRB180720B. Źródło: H.E.S.S.
W odkryciu brał udział zespół badaczy z pięciu polskich instytucji naukowych, w tym z UW, UJ, CAMK PAN, UMK i IFJ PAN. Polska bierze udział w pracach obserwatorium H.E.S.S. (Ilustracja 2.) od roku 2005. Warto podkreślić, że wielki teleskop obserwatorium wykorzystany przy obecnym odkryciu został zbudowany także z naszym udziałem.
Należy też wspomnieć, że ogłoszeniu obecnego odkrycia w „Nature” towarzyszyła równoległa prezentacja podobnego odkrycia dokonanego niezależnie dla innego rozbłysku gamma przez obserwatorium MAGIC, z udziałem badaczy z Uniwersytetu Łódzkiego.
W pracach obserwatorium H.E.S.S. bierze udział grupa badaczy z Obserwatorium Astronomicznego UW: Tomasz Bulik i Małgorzata Curyło, z CAMK PAN: Jarosław Dyks, Włodzimierz Kluźniak, Rafał Moderski, Bronisław Rudak i Andrzej A. Zdziarski, z Obserwatorium Astronomicznego UJ: Marek Jamrozy, Michał Ostrowski i Łukasz Stawarz oraz doktorantka Angel Priama Noel, z Instytutu Fizyki Jądrowej PAN: Sabrina Casanova, Jacek Niemiec i Alicja Wierzcholska, oraz badacz z Centrum Astronomii UMK – Krzysztof Katarzyński.
Czytaj więcej:
- Artykuł na temat odkrycia: ‘A very-high-energy component deep in the γ-ray burst afterglow’, 20 listopada 2019, Nature
- Błysk gamma - wizualizacja MAGIC (Uniwersytet Łódzki)
- Różnorodność rozbłysków gamma w trzech wymiarach (Uniwersytet Jagielloński, OA UJ)
Źródło: OA UJ
Na zdjęciu powyżej: Wizja artystyczna wybuchu gwiazdy prowadzącego do emisji błysku promieniowania gamma (za ESO/A. Roquette).
