Gammastrålning (GRB) är ett av de mest energiska fenomenen i universum, och även ett av de minst undersökta. Dessa explosioner av energi uppstår när en massiv stjärna går till supernova och sänder ut dubbla strålar av gammastrålar som kan ses miljarder ljusår bort. Eftersom de är nära knutna till bildandet av svarta hål, har forskare varit ivriga att studera denna sällsynta händelse mer i detalj.
Tyvärr har få möjligheter för detta inträffat eftersom GRB:er är mycket kortlivade (varar i bara sekunder) och de flesta har hänt i avlägsna galaxer. Men tack vare ansträngningarna med hjälp av en serie teleskop kunde astronomer upptäcka en GRB (betecknad GRB 190114C) redan i januari 2019. En del av strålningen från denna GRB var högsta energi som någonsin observerats , vilket gör detta till en milstolpe i astronomins historia.
Studien som beskriver dessa fynd (med titeln ' Observation av inversa Compton-emissioner från en lång gammastrålning “) dök nyligen upp i tidskriftenNaturoch kommer att dyka upp i journalenAstronomi och astrofysik.Studien leddes av Antonio de Ugarte Postigo från Institutet för astrofysik i Andalusien och inkluderade medlemmar av MAGIC-samarbetet, NASA och forskningsinstitut runt om i världen.
För att uttrycka det tydligt är GRB:er faktiskt ganska vanliga, de förekommer ungefär en gång om dagen i det observerbara universum. Men på grund av deras korta och flyktiga karaktär har det varit mycket svårt att träna instrument på källan innan de försvinner. Men med hjälp av flera teleskop som är optimerade för gammastrålning, observerades GRB 190114 precis i tid.
Detta inkluderade NASA Neil Gehrels Swift Observatory , den Fermi Gamma-Ray rymdteleskop , samt den markbaserade tvillingen Major Atmospheric Gamma Imaging Cherenkov (MAGIC) teleskop – som ligger på Kanarieön La Palma och drivs av Max Planck Institutet för fysik (MPP).
När dessa teleskop observerade GRB 190114C, observerade de att en del av den frigjorda energin mätt i 1Tera elektronvolt (TeV) intervallet – ungefär en biljon gånger så mycket energi per foton observerad med synligt ljus. Baserat på tidigare observationer uppskattar astronomer att för att uppnå denna energinivå måste material som sänds ut från den kollapsande stjärnan färdas med 99,999 % av ljusets hastighet.
Med andra ord skulle material från en döende stjärna behöva accelereras till själva gränsen för vad fysisk materia kan uthärda för att generera denna typ av energetisk explosion. Detta material skulle sedan tvingas genom de gasformiga molnen som omger stjärnan (resterna av de yttre lagren som har blåst av), vilket orsakar en chock som skapar själva gammastrålningen.
Forskare har försökt observera extremt energiska utsläpp från GRB:er under lång tid, och just denna explosion gav den första möjligheten någonsin. Som Dr. de Ugarte Postigo förklarade i en ESA/Hubble pressmeddelande :
'Forskare har försökt observera mycket höga energiutsläpp från gammastrålning under lång tid.Denna nya observation är ett viktigt steg framåt i vår förståelse av gammastrålningskurar, deras omedelbara omgivning och hur materia beter sig när den rör sig med 99,999 % av ljusets hastighet.'
Framöver kommer flera rymdbaserade observatorier att observera supernovan som producerade GRB 190114C för att lära sig mer om dess miljö och hur denna extrema explosion producerades. I synnerhet fick europeiska astronomer observationstid med NASA/ESA Rymdteleskopet Hubble att studera källmiljön.
Dessa ansträngningar fick hjälp av astronomer som använde ESO:s Mycket stort teleskop (VLT) och Atacama Large Milimeter / submilimeter Array (ALMA) i Chile. Genom att kombinera sina observationer med data från Hubble kunde astronomerna observera värdgalaxen för denna GRB (som ligger 5 miljarder ungefär ljusår från jorden) mer i detalj.
Som Andrew Levan vid Institutet för matematik, astrofysik och partikelfysik Institutionen för astrofysik vid Radboud University i Nederländerna, förklarade :
'Hubbles observationer tyder på att just denna explosion satt i en mycket tät miljö, mitt i en ljus galax 5 miljarder ljusår bort. Detta är verkligen ovanligt och antyder att det kan vara därför det producerade detta exceptionellt kraftfulla ljus.'
Denna milstolpe är ett bevis på den ökande kapaciteten hos astronomiska instrument och den växande betydelsen av internationellt samarbete. Det är också i linje med den nuvarande tidsåldern av astronomi, där revolutionära upptäckter blir allt vanligare. För varje år som går forskas nu regelbundet fenomen som en gång var dåligt förstådda eller begränsade.
Vidare läsning: Rymdteleskopet Hubble