Εισαγωγή
Την Κυριακή 9 Οκτωβρίου, Judith Racusin ήταν 35,000 πόδια στον αέρα, καθ' οδόν για ένα συνέδριο αστροφυσικής υψηλής ενέργειας, όταν έλαβε χώρα η μεγαλύτερη κοσμική έκρηξη στην ιστορία. «Προσγειώθηκα, κοίταξα το τηλέφωνό μου και είχα δεκάδες μηνύματα», είπε ο Ρακούσιν, αστροφυσικός στο Κέντρο Διαστημικών Πτήσεων Γκόνταρντ της NASA στο Μέριλαντ. “Ήταν πραγματικά εξαιρετικό.”
Η έκρηξη ήταν μια μεγάλη έκρηξη ακτίνων γάμμα, ένα κοσμικό γεγονός όπου ένα τεράστιο ετοιμοθάνατο αστέρι απελευθερώνει ισχυρούς πίδακες ενέργειας καθώς καταρρέει σε μια μαύρη τρύπα ή ένα αστέρι νετρονίων. Αυτή η συγκεκριμένη έκρηξη ήταν τόσο φωτεινή που υπερκορεσμένο διαστημικό τηλεσκόπιο ακτίνων γάμμα Fermi, ένα τηλεσκόπιο της NASA σε τροχιά που σχεδιάστηκε εν μέρει για να παρατηρεί τέτοια γεγονότα. «Υπήρχαν τόσα πολλά φωτόνια ανά δευτερόλεπτο που δεν μπορούσαν να συμβαδίσουν», είπε Άντριου Λεβάν, αστροφυσικός στο Πανεπιστήμιο Radboud στην Ολλανδία. Η έκρηξη φαίνεται μάλιστα ότι προκάλεσε την ιονόσφαιρα της Γης, το ανώτερο στρώμα της ατμόσφαιρας της Γης, να διογκώνονται σε μέγεθος για αρκετές ώρες. «Το γεγονός ότι μπορείτε να αλλάξετε την ιονόσφαιρα της Γης από ένα αντικείμενο στη μέση του σύμπαντος είναι απίστευτο», είπε. Νταγκ Γουέλς, αστρονόμος στο Πανεπιστήμιο McMaster στον Καναδά.
Οι αστρονόμοι το ονόμασαν ευθαρσώς το BOAT - «το πιο φωτεινό όλων των εποχών» - και άρχισαν να το πιέζουν για πληροφορίες σχετικά με τις εκρήξεις ακτίνων γάμμα και τον κόσμο γενικότερα. «Ακόμη και σε 10 χρόνια από τώρα θα υπάρξει νέα κατανόηση από αυτό το σύνολο δεδομένων», είπε Έρικ Μπερνς, αστροφυσικός στο Πολιτειακό Πανεπιστήμιο της Λουιζιάνα. «Ακόμα δεν με έχει καταλάβει ότι αυτό συνέβη πραγματικά».
Η αρχική ανάλυση δείχνει ότι υπάρχουν δύο λόγοι για τους οποίους το BOAT ήταν τόσο φωτεινό. Πρώτον, συνέβη περίπου 2.4 δισεκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη — αρκετά κοντά για εκρήξεις ακτίνων γάμμα (αν και πολύ έξω από τον γαλαξία μας). Είναι επίσης πιθανό ότι το ισχυρό τζετ του BOAT ήταν στραμμένο προς το μέρος μας. Οι δύο παράγοντες συνδυάστηκαν για να κάνουν αυτό το είδος γεγονότος που συμβαίνει μόνο μία φορά κάθε μερικές εκατοντάδες χρόνια.
Ίσως η πιο σημαντική παρατήρηση συνέβη στην Κίνα. Εκεί, στην επαρχία Σιτσουάν, το Παρατηρητήριο Μεγάλου Υψηλού Αέρος Ντους (LHAASO) παρακολουθεί σωματίδια υψηλής ενέργειας από το διάστημα. Στην ιστορία της αστρονομίας με έκρηξη ακτίνων γάμμα, οι ερευνητές έχουν δει μόνο μερικές εκατοντάδες φωτόνια υψηλής ενέργειας να προέρχονται από αυτά τα αντικείμενα. LHAASO είδε 5,000 από αυτό το γεγονός. «Η έκρηξη ακτίνων γάμμα ουσιαστικά εκτοξεύτηκε στον ουρανό ακριβώς από πάνω τους», είπε Σύλβια Ζου, αστροφυσικός στο Γερμανικό Ηλεκτρονικό Σύγχροτρο (DESY) στο Αμβούργο.
Μεταξύ αυτών των ανιχνεύσεων ήταν ένα ύποπτο φωτόνιο υψηλής ενέργειας στα 18 τεραηλεκτρονικά βολτ (TeV) - τέσσερις φορές υψηλότερο από οτιδήποτε είχε δει από μια έκρηξη ακτίνων γάμμα πριν και πιο ενεργητικό από τις υψηλότερες ενέργειες που μπορεί να επιτύχει ο Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων. Ένα τέτοιο φωτόνιο υψηλής ενέργειας θα έπρεπε να είχε χαθεί στο δρόμο προς τη Γη, απορροφημένο από τις αλληλεπιδράσεις με το φως φόντου του σύμπαντος.
Πώς βρέθηκε λοιπόν εδώ; Ενας δυνατότητα είναι ότι, μετά την έκρηξη των ακτίνων γάμμα, ένα φωτόνιο υψηλής ενέργειας μετατράπηκε σε ένα σωματίδιο που μοιάζει με άξονα. Άξιων είναι υποθετικά ελαφρά σωματίδια που μπορεί να εξηγήσει τη σκοτεινή ύλη; Τα σωματίδια που μοιάζουν με άξονα πιστεύεται ότι είναι ελαφρώς πιο παχιά. Φωτόνια υψηλής ενέργειας θα μπορούσαν να είναι μετατρέπεται σε τέτοια σωματίδια από ισχυρά μαγνητικά πεδία, όπως αυτά γύρω από ένα αστέρι που εκρήγνυται. Το σωματίδιο που μοιάζει με άξονα θα ταξίδευε τότε ανεμπόδιστα στην απεραντοσύνη του διαστήματος. Καθώς έφτασε στον γαλαξία μας, τα μαγνητικά πεδία θα τον μετέτρεπαν ξανά σε φωτόνιο, το οποίο στη συνέχεια θα έφτανε στη Γη.
Την εβδομάδα μετά την αρχική ανίχνευση, πολλές ομάδες αστροφυσικών πρότεινε αυτόν τον μηχανισμό σε εργασίες που ανέβηκαν στον επιστημονικό ιστότοπο προεκτύπωσης arxiv.org. «Θα ήταν μια πολύ απίστευτη ανακάλυψη», δήλωσε ο Giorgio Galanti, αστροφυσικός στο Εθνικό Ινστιτούτο Αστροφυσικής (INAF) στην Ιταλία, ο οποίος συνέγραψε ένα από τα πρώτο από αυτά τα έγγραφα.
Ωστόσο, άλλοι ερευνητές αναρωτιούνται εάν η ανίχνευση του LHAASO μπορεί να είναι μια περίπτωση εσφαλμένης ταυτότητας. Ίσως το φωτόνιο υψηλής ενέργειας να προήλθε από κάπου αλλού και η σωστή ώρα άφιξής του ήταν απλώς μια σύμπτωση. «Είμαι πολύ δύσπιστος», είπε Milena Crnogorčević, αστροφυσικός στο Πανεπιστήμιο του Μέριλαντ. «Αυτή τη στιγμή κλίνω προς το ότι είναι ένα γεγονός φόντου». (Για να περιπλέξει περαιτέρω τα πράγματα, ένα ρωσικό παρατηρητήριο αναφερθεί ένα χτύπημα από ένα ακόμη υψηλότερης ενέργειας 251 TeV φωτόνιο που προέρχεται από την έκρηξη. Αλλά "η κριτική επιτροπή είναι ακόμα έξω" για αυτό, είπε ο Racusin, αναπληρωτής επιστήμονας του έργου στο τηλεσκόπιο Fermi. «Είμαι λίγο δύσπιστος.»)
Μέχρι στιγμής η ομάδα LHAASO δεν έχει δημοσιεύσει λεπτομερή αποτελέσματα των παρατηρήσεών της. Ο Μπερνς, ο οποίος συντονίζει μια παγκόσμια συνεργασία για τη μελέτη του BOAT, ελπίζει να το κάνουν. «Είμαι πολύ περίεργος να δω τι έχουν», είπε. Αλλά καταλαβαίνει γιατί μπορεί να δικαιολογείται ένας βαθμός επιφυλακτικότητας. «Αν καθόμουν σε δεδομένα που είχαν έστω και λίγες τοις εκατό πιθανότητες να αποδεικνύουν τη σκοτεινή ύλη, θα ήμουν εξαιρετικά προσεκτικός αυτή τη στιγμή», είπε ο Μπερνς. Εάν το φωτόνιο μπορεί να συνδεθεί με το BOAT, «θα ήταν πολύ πιθανό να είναι απόδειξη νέας φυσικής και δυνητικά σκοτεινής ύλης», είπε ο Crnogorčević. Η ομάδα LHAASO δεν απάντησε σε αίτημα για σχόλιο.
Ακόμη και χωρίς τα δεδομένα του LHAASO, η τεράστια ποσότητα φωτός που φαίνεται από το συμβάν θα μπορούσε να επιτρέψει στους επιστήμονες να απαντήσουν σε μερικές από τις μεγαλύτερες ερωτήσεις σχετικά με τις εκρήξεις ακτίνων γάμμα, συμπεριλαμβανομένων σημαντικών γρίφων για τον ίδιο τον πίδακα. «Πώς εκτοξεύεται το τζετ; Τι συμβαίνει στο πίδακα καθώς διαδίδεται στο διάστημα;» είπε Tyler Parsotan, αστροφυσικός στο Goddard. «Αυτά είναι πραγματικά μεγάλα ερωτήματα».
Άλλοι αστροφυσικοί ελπίζουν να χρησιμοποιήσουν το BOAT για να εξακριβώσουν γιατί μόνο μερικά αστέρια παράγουν εκρήξεις ακτίνων γάμμα καθώς πηγαίνουν σε σουπερνόβα. «Αυτό είναι ένα από τα μεγάλα μυστήρια», είπε Ιβέτ Σέντες, αστρονόμος στο Κέντρο Αστροφυσικής Harvard-Smithsonian. «Πρέπει να είναι ένα πολύ τεράστιο αστέρι. Ένας γαλαξίας σαν τον δικό μας θα παράγει ίσως κάθε εκατομμύριο χρόνια μια έκρηξη ακτίνων γάμμα. Γιατί ένας τόσο σπάνιος πληθυσμός κάνει εκρήξεις ακτίνων γάμμα;»
Το αν οι εκρήξεις ακτίνων γάμμα καταλήγουν σε μια μαύρη τρύπα ή ένα αστέρι νετρονίων στον πυρήνα του αστεριού που έχει καταρρεύσει είναι επίσης ένα ανοιχτό ερώτημα. Μια προκαταρκτική ανάλυση του BOAT υποδηλώνει ότι το πρώτο συνέβη στη συγκεκριμένη περίπτωση. «Υπάρχει τόση πολλή ενέργεια στον πίδακα που βασικά πρέπει να είναι μια μαύρη τρύπα», είπε ο Μπερνς.
Το σίγουρο είναι ότι πρόκειται για ένα κοσμικό περιστατικό που δεν θα επισκιαστεί για πολλές, πολλές ζωές. «Θα είμαστε όλοι νεκροί για πολύ πριν έχουμε την ευκαιρία να το κάνουμε ξανά», είπε ο Μπερνς.
