Zachytili jeden z najjasnejších zábleskov gama žiarenia v histórii výskumu

Titulná fotografia ukazuje predstavivosť aj myšlienku záblesku gama žiarenia. Ide o silné výbuchy energetických gama lúčov, ktoré trvajú menej ako sekundu, ale aj niekoľko minút. V tomto krátkom čase uvoľňujú obrovské množstvo energie, čím sa stávajú  najenergetickejšou udalosťou vo vesmíre. Predpokladá sa, že sú väčšinou spojené s explóziou hviezd, ktoré sa zrútia do čiernych dier. Pri výbuchu sú vyvrhnuté dva prúdy veľmi rýchlo sa pohybujúceho materiálu, ako je znázornené  na obrázku. Keď prúd smeruje k Zemi, vidíme krátky, ale silný výbuch gama žiarenia.

Viditeľné svetlo zo zdroja vzdialeného 10 miliárd svetelných rokov od Zeme zachytili tri teleskopy v noci z 19. na 20. júna 2021. Dva z nich – robotické teleskopy – prevádzkujú české inštitúcie – D50 v Ondřejove spravuje Astronomický ústav Akadémie vied Českej republiky (ASÚ), druhý, FRAM-ORM, sa nachádza na španielskom ostrove La Palma. Tretí ďalekohľad, Mini-MegaTORTORA, je inštalovaný v Nižnom Archize v Rusku. Medzinárodný tím publikoval štúdiu tohto mimoriadneho zdroja v májovom čísle časopisu Nature Astronomy.

Záblesk gama žiarenia (GRB) z 19. júla 2021 je s najväčšou pravdepodobnosťou typom, kde masívna hviezda vstupuje do záverečných štádií svojho vývoja a zrúti sa pod vlastnou gravitáciou. V prípade kolapsu sa predpokladá, že vedie k vytvoreniu rýchlo rotujúcej čiernej diery, ktorá je potom ovplyvnená materiálom hviezdneho obalu. Tento proces spôsobuje, že čierna diera vytvorí dva silné, úzke trysky, ktoré prenikajú cez zostávajúcu hviezdnu  škrupinu.  Trysky trvajú niekoľko desiatok sekúnd a pozorovatelia na Zemi zistili, že počas tejto doby sú najenergetickejšímizdrojmi z vesmíru.

Zachytili svetlo len 28 sekúnd po detekcii dlhého záblesku gama žiarenia GRB 210619B satelitove Swift na obežnej dráhe. Toto je jeden z mála zriedkavých prípadov, keď bolo viditeľné svetlo pozorované počas a veľmi krátko po jednej z týchto extrémne jasných explózií gama žiarenia.

Optické vyžarovanie svetla  bolo také jasné, že ho spolu  s talianskymi kolegami  z Gran Sasso Science Institute  (GSSI) spozorovali   relatívne malé optické teleskopy vo výskumných tímoch z  dvoch ústavov  Českej akadémie vied,  Fyzikálneho ústavu  (FZU), AstronOmic Institute (ASU)  a Talianskeho inštitútu pre astrofyziku (INAF). Tiež vedci zo Špeciálneho astrofyzikálneho observatória Ruskej akadémie vied (SAO RAV).

„Tieto javy intenzívne hľadáme na nočnej oblohe už viac ako tri desaťročia a stále sa snažíme pochopiť, čo presne spôsobuje tieto silné záblesky gama žiarenia. To znamená, aká je štruktúra prúdu a ako sa jeho energia premieňa na výbuch gama žiarenia. Naša skupina vysokoenergetických astrofyzikov v Ondřejove sa špecializuje na rýchle optické monitorovanie pomocou robotických teleskopov.  Prvýteleskop schopný okamžite reagovať na varovania pred výbuchmi gama žiarenia bol uvedený do prevádzky v roku 1997 a odvtedy sme sa spolu s kolegami z Fyzikálneho ústavu SAV podieľali na viacerých projektoch robotických teleskopov,” hovorí Martin Jelínek, vedecký pracovník Astronomického ústavu Českej akadémie vied, ktorý tieto udalosti študuje už viac ako 20 rokov.

Zachytiť výbuch gama žiarenia, ktorý trvá len niekoľko sekúnd, je mimoriadne náročná úloha.  Väčšina doterajších zistení je založená na údajoch od   stoviek sekúnd až po dni po výbuchu.  Čo  bolo doteraz naozaj zlé, je zachytenie viacpásmovej emisie počas výbuchu gama žiarenia, ktoré sa teraz dosiahlo vďakaextrémne rýchlej reakcii malých robotických teleskopov.  

„Umožnilo nám to pozorovať vývoj žiarenia GRB v rôznych farbách a hľadať spoločnú opticko-gama časovú štruktúru blesku. Na naše prekvapenie, zatiaľ čo gama lúče vykazovali viacnásobné výbuchy s druhou dĺžkou, optická emisia bola hladká a jednoducho časom oslabená,” komentoval Sergej Karpov, výskumník z  Fyzikálneho ústavu Českej akadémie vied, ktorý  vykonal viacfarebnú analýzu  pre štúdiu Nature Astronomy.

Merania potvrdili správnosť teórie jedného z  druhov  optických náprotivkov zábleskov gama žiarenia, ktorú koncom  90. rokov   minulého storočia formulovali Peter Mészáros a Martin Rees.  

„Naše podrobné modelovanie tohto optického výbuchu spolu s röntgenovými a vysokoenergetickými údajmi poskytnutými  Fermiho vesmírnym teleskopom a observatóriom Neila Gehrelsa Swift nám umožnilo objaviť extrémne rýchly a magnetizovaný prúd expandujúci do prostredia s prekvapivo nízkou hustotou. Tieto podmienky sú ideálne na vytvorenie takého jasného optického záblesku,” vysvetlil Om Sharan Salafia, výskumník INAF a spoluautor  štúdie.

Použitím optických teleskopov schopných reagovať rovnako rýchlo alebo dokonca rýchlejšie ako tie, ktoré pomohli viesť k štúdii, by to mohlo prispieť k ešte lepšiemu pochopeniu procesu  tvorby záblesku gama žiarenia a jeho optického náprotivku v budúcnosti.

Záblesky gama žiarenia, ktoré trvajú len niekoľko sekúnd, sú bežne detekované vesmírnymi observatóriami, ako je  Fermiho vesmírny teleskop a observatórium Neil Gehrelse Swift. Tieto krátke záblesky sú spôsobené dvoma rôznymi typmi násilných astrofyzikálnych procesov: smrťou  rýchlo rotujúcich masívnych hviezd alebo zlúčením dvoch veľmi kompaktných objektov známych ako neutrónové hviezdy, ktoré majú veľkosť, povedzme, regionálne mesto, ale hmotnosť väčšiu ako naše Slnko.

(Ak vás článok zaujal, redakcii Dalito.sk môžete darovať kávu)