08.12.2019
PL EN
21.11.2019 aktualizacja 22.11.2019

Polacy współautorami odkryć silnych błysków gamma w kosmosie

Źródło: Gabriel Pérez Díaz, IAC Źródło: Gabriel Pérez Díaz, IAC

Rozbłysk gamma w ciągu kilku sekund emituje ilość energii porównywalną z całkowitą energią, jaką Słońce wyemituje w ciągu całego swojego życia. Dwa takie zjawiska, w zakresie bardzo wysokich energii, zaobserwowali w ostatnim czasie - po dekadach poszukiwań - naukowcy, m.in. Polacy.

GAMMA W LIPCU...

Błyski gamma są najbardziej gwałtownymi wybuchami znanymi nam we Wszechświecie. Uważa się, że powstają one w czasie zapadania się jądra masywnej gwiazdy, w tzw. supernowej, lub poprzez połączenie się gwiazd neutronowych w układzie podwójnym.

Po dziesięcioletnich poszukiwaniach, w lipcu 2018 r. naukowcy po raz pierwszy zarejestrowali taki rozbłysk promieniowania gamma w zakresie bardzo wysokich energii (VHE). Odkrycia dokonał 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 - informuje w materiale przesłanym PAP astrofizyk prof. Tomasz Bulik z Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Warszawskiego.

"Błyski promieniowania gamma są skutkiem kosmicznych eksplozji i trwają krótko, zazwyczaj kilkadziesiąt sekund - czytamy w informacji prasowej. - 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 kilka sekund później również obserwatorium satelitarne Swift, zaalarmowały świat o błysku gamma, trwającym pięćdziesiąt sekund (nadano mu nazwę GRB 180720B). Liczne obserwatoria optyczne rozpoczęły wkrótce obserwacje części nieba, z której pochodził błysk gamma, szukając poświaty w zakresie optycznym.

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 - informuje prof. Bulik.

Teleskopy H.E.S.S w Namibii. Źródło: materiały prasowe

Dwugodzinne obserwacje H.E.S.S. wykazały obecność nowego źródła w tym samym miejscu, co wykryta wcześniej poświata optyczna. Takiego odkrycia 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 kosmicznych błysków gamma. Artykuł o odkryciu ukazał się w czwartkowym "Nature".

W odkryciu brał udział zespół badaczy z 5 polskich instytucji naukowych, w tym z UW, UJ, CAMK PAN, UMK, i IFJ PAN. "Polska bierze udział w pracach obserwatorium H.E.S.S. od 2005 roku. Warto podkreślić, że wielki teleskop obserwatorium wykorzystany przy obecnym odkryciu został zbudowany także z naszym udziałem" - zaznacza prof. Bulik.

Obraz poświaty gamma rozbłysku GRB180720B w zakresie bardzo wysokich energii. Czerwonym krzyżem oznaczono lokalizację źródła optycznego; materiały prasowe

W tym samym numerze "Nature" inny zespół astronomów informuje o drugim odkryciu, dokonanym niezależnie dla innego rozbłysku gamma przez obserwatorium MAGIC.

...GAMMA W STYCZNIU

Błysk (nazwany GRB 190114C) został zaobserwowany 14-tego stycznia 2019 przez dwa satelity: Neil Gehrels Swift Observatory oraz Fermi Gamma-ray Space Telescope. W ciągu 22 sekund informacja o nim obiegła świat i dotarła również do zespołu naukowców współpracujących w projekcie MAGIC. Są wśród nich astronomowie m.in. z Niemiec, Hiszpanii, Włoch, Szwajcarii, Chorwacji i Polacy - naukowcy z Uniwersytetu Łódzkiego (UŁ).

"Teleskopy MAGIC zostały automatycznie ustawione na kierunek źródła i obserwacje rozpoczęły się zaledwie 50 sekund od pierwszego momentu zaobserwowania błysku GRB 190114C. Analiza danych zebranych w pierwszych dziesiątkach sekund pokazała emisję sięgającą energii bilion razy większych, niż światło widzialne. Co więcej, w tym czasie strumień promieniowania dochodzący ze źródła ustanowił nowy rekord najjaśniejszego obiektu widzianego w tym zakresie energii. Pomimo że galaktyka, z której pochodzi GRB 190114C, jest oddalona od nas o około 7 miliardów lat świetlnych, jej emisja była 100-krotnie silniejsza od najjaśniejszego stabilnego źródła w tym zakresie energii, tj. mgławicy Kraba" – mówi prof. Julian Sitarek, jeden z czwórki naukowców Katedry Astrofizyki na Wydziale Fizyki i Informatyki Stosowanej UŁ.

Już kilka godzin po odkryciu wstępne wyniki analizy danych zostały udostępnione światowej społeczności astrofizyków.

Każdego dnia na Ziemi obserwowany jest średnio jeden nowy błysk gamma. Ze względu na to, że przychodzą one ze wszystkich zakątków Wszechświata nie da się przewidzieć, kiedy ani z którego kierunku zostaną zaobserwowane. Przez około pięćdziesiąt lat naukowcy zastanawiali się do jakich maksymalnych energii może być emitowane promieniowanie w błyskach gamma.

MAGIC (Major Atmospheric Gamma Imaging Cherenkov) jest parą 17-metrowych teleskopów czerenkowskich umieszczonych na wyspie La Palma w Hiszpanii. Teleskopy zostały zbudowane i są użytkowane przez 280 osobową współpracę naukowców, inżynierów i techników z 12 krajów.

Uniwersytet Łódzki udostępnił link do filmu będącego wizualizacją błysku. Więcej również na TEJ stronie.

PAP - Nauka w Polsce, Karolina Duszczyk

kol/ zan/

Copyright © Fundacja PAP 2019