9 października 2022 roku astronomowie zarejestrowali rozbłysk gamma GRB221009A – jeden z najbliższych, a zarazem najsilniejszych w historii obserwacji z fotonami o energii aż 18 TeV. Uważa się, że źródłem tego zjawiska mógł być wybuch supernowej o ekstremalnej energii.
9 października 2022 roku o godz. 14:10:17 czasu UT obserwatoria satelitarne (Fermi, Swift, Wind i inne) zarejestrowały jasny rozbłysk promieniowania w gwiazdozbiorze Strzały, którego maksimum przypadało na zakres rentgenowski i gamma. Na początku astronomowie przyjęli, że jest to rozbłysk o niewielkiej energii, który wystąpił gdzieś w naszej Galaktyce w pobliżu równika galaktycznego. Dlatego został oznaczony jako J1913.1+1946.
Rozbłysk gamma GRB221009A nastąpił niedaleko płaszczyzny Drogi Mlecznej w gwiazdozbiorze Strzały, ale pochodzi spoza naszej Galaktyki (odległość ~2,4 miliarda lat świetlnych). Źródło: Stellarium
Jednak późniejsza analiza parametrów wybuchu doprowadziła do poznania prawdziwej natury tego pojaśnienia – to rozbłysk gamma, czyli jedna z najgwałtowniejszych możliwych eksplozji we Wszechświecie. Dlatego otrzymał oznaczenie GRB221009A. Okazało się również, że rozbłysk gamma GRB221009A nastąpił w odległości „zaledwie” 2,4 miliarda lat świetlnych od nas (tzw. odległość jasnościowa liczona dla przesunięcia ku czerwieni GRB221009A z=0,151), a zatem jest jednym z najbliższych tego typu zjawisk, które zwykle obserwuje się znacznie dalej od Ziemi (średnio dwadzieścia razy).
Wstępne szacunki Phila Evansa (University of Leicester/teleskop Swift) wskazują, że rozbłysk gamma GRB221009A jest w zakresie promieniowania rentgenowskiego około tysiąc razy jaśniejszy niż typowy rozbłysk gamma i kilkaset razy niż najjaśniejszy z obserwowanych do tej pory. Natomiast według danych w zakresie promieniowania gamma z satelity Fermi jest to jeden z najjaśniejszych i najdłużej trwających zaobserwowanych rozbłysków gamma – detektory rejestrowały promieniowanie gamma przez ponad dziesięć godzin. Na krótki czas detektor tego ostatniego satelity został wręcz oślepiony fotonami gamma. Względnie mała odległość od nas jest jedną z przyczyn, że GRB221009A był rejestrowany tak długo i był tak jasny.
W chińskim obserwatorium LHAASO (pełna nazwa: Large High Altitude Air Shower Observatory), badającym promieniowanie Czerenkowa, obserwowano to zjawisko i zarejestrowano fotony o ekstremalnej energii aż 18 TeV (tera elektronowolt = 1012 eV). W całej historii obserwacji nieba tylko kilkukrotnie miały miejsce detekcje fotonów o energiach mierzonych w TeV. Wcześniej emisje energii powyżej 10 TeV nie obserwowano dla pojedynczej cząstki. Dla porównania, najpotężniejsze kolizje cząstek w Zderzaczu Hadronów miały energie „zaledwie” 13 TeV i na taką wartość składa się energia dwóch cząstek.
Zdjęcie poświaty rentgenowskiej rozbłysku gamma GRB221009A wykonane przez teleskop satelitarny Swift około godzinę po jego pierwszej detekcji. Jasne pierścienie są efektem rozpraszania promieniowania rentgenowskiego przez pył Drogi Mlecznej, który w innych okolicznościach (tzn. poza płaszczyzną Galaktyki) byłby niewidoczny. Ciemne pionowe linie są efektem instrumentalnym. Źródło: NASA/Swift/A. Beardmore (University of Leicester)
Animowana dziesięciogodzinna sekwencja zdjęć o polu widzenia ~20° dla ekstremalnego rozbłysku gamma GRB221009A uzyskanych przez obserwatorium satelitarne Fermi. Na każdym obrazie widać promieniowanie gamma o energiach powyżej stu milionów elektronowoltów (MeV). Natomiast jaśniejsze kolory reprezentują silniejsze promieniowanie gamma. Źródło: NASA/DOE/Fermi LAT Collaboration
Animowana dziesięciogodzinna sekwencja zdjęć o polu widzenia ~4’ (minuty) poświaty w zakresie ultrafioletowym i optycznym dla ekstremalnego rozbłysku gamma GRB221009A (kółko) uzyskanych przez obserwatorium satelitarne Swift. Źródło: NASA/Swift/B. Cenko
Zdjęcie poświaty optycznej rozbłysku gamma GRB221009A wykonanej rankiem 14 października 2022 roku przez teleskop Gemini South w Chile. Obraz jest połączeniem 4 zdjęć w barwach I, J, H, K. Źródło: International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA/B. O'Connor (UMD/GWU) & J. Rastinejad & W Fong (Northwestern Univ) Image processing: T.A. Rector (University of Alaska Anchorage/NSF's NOIRLab), M. Zamani & D. de Martin (NSF's NOIRLab)
Astronomowie uważają, że rozbłyski gamma są swego rodzaju „krzykiem” narodzinowym czarnej dziury, która dopiero co powstała w centrum masywnej gwiazdy w wyniku kolapsu jej żelaznego jądra. Czarna dziura wyrzuca potężne dżety składające się z cząstek, które poruszają się prawie z prędkością światła. Te dżety przeszywają zewnętrzne obszary gwiazdy i emitują bardzo energetyczne promieniowanie elektromagnetyczne (rentgenowskie + gamma), gdy rozchodzą się w przestrzeni kosmicznej.
Rozbłyski gamma są jednymi z najbardziej energetycznych zjawisk znanych ludzkości; podczas ich trwania uwalnia się tyle energii, ile Słońce emituje w ciągu dziesięciu miliardów lat. Opisywany rozbłysk gamma nastąpił w bezpiecznej odległości od Ziemi. Gdyby wydarzył się w Drodze Mlecznej i trafił w Ziemię, mogłoby to mieć katastrofalny wpływ na naszą planetę. Gdyby nastąpił tysiące (…nie miliardy, jak GRB221009A) lat świetlnych od nas, mógłby spowodować utratę ochronnej warstwy ozonu w atmosferze ziemskiej i najprawdopodobniej masowe wymieranie istot żywych. Uważa się, że największe w historii Ziemi wymieranie ordowickie organizmów (85% gatunków) około 450 milionów lat temu mogło być spowodowane podobnym zjawiskiem zjawiskiem.
Opracowanie: Ryszard Biernikowicz
Więcej informacji:
NASA’s Swift, Fermi Missions Detect Exceptional Cosmic Blast
Scientists Just Detected a Colossal Gamma-Ray Burst, And It's a Record-Breaker
Źródło: NASA
Na ilustracji: Wizja artystyczna rozbłysku gamma, gdy w wyniku kolapsu jądra masywnej gwiazdy powstaje czarna dziura. Czarna dziura wyrzuca potężne dżety składające się z cząstek, które poruszają się prawie z prędkością światła. Te dżety przeszywają zewnętrzne obszary gwiazdy i emitują promieniowanie rentgenowskie i gamma, gdy rozchodzą się w przestrzeni kosmicznej. Źródło: NASA/Swift/Cruz deWilde
