esittely
Sunnuntaina 9. Judith Racusin oli 35,000 XNUMX jalkaa ilmassa matkalla korkean energian astrofysiikan konferenssiin, jolloin tapahtui historian suurin kosminen räjähdys. "Laskeuduin, katsoin puhelintani ja sain kymmeniä viestejä", sanoi Racusin, astrofyysikko NASAn Goddard Space Flight Centeristä Marylandissa. "Se oli todella poikkeuksellista."
Räjähdys oli pitkä gammapurkaus, kosminen tapahtuma, jossa massiivinen kuoleva tähti laukaisee voimakkaita energiasuihkuja, kun se romahtaa mustaksi aukoksi tai neutronitähdeksi. Tämä räjähdys oli niin kirkas, että se ylikyllästi Fermi Gamma-ray Space Telescope -avaruusteleskoopin, NASAn kiertävän teleskoopin, joka on suunniteltu osittain tarkkailemaan tällaisia tapahtumia. "Sekunnissa oli niin paljon fotoneja, etteivät he pysyneet perässä", sanoi Andrew Levan, astrofyysikko Radboudin yliopistossa Hollannissa. Purkaus näyttää jopa saaneen Maan ionosfäärin, maan ilmakehän ylemmän kerroksen, turvota kooltaan useita tunteja. "Se tosiasia, että voit muuttaa Maan ionosfääriä esineestä, joka on universumin puolivälissä, on melko uskomatonta", sanoi. Doug Welch, tähtitieteilijä McMasterin yliopistossa Kanadassa.
Tähtitieteilijät kutsuivat sitä röyhkeästi VENEKSI - "kaikkien aikojen kirkkaimmaksi" - ja alkoivat puristaa sitä saadakseen tietoa gammasäteilypurkauksista ja kosmoksesta yleisemmin. "Jopa 10 vuoden kuluttua tästä tietojoukosta saadaan uutta ymmärrystä", sanoi Eric Burns, astrofyysikko Louisianan osavaltion yliopistosta. "Ei ole vieläkään oikein osunut minuun, että tämä todella tapahtui."
Alkuperäinen analyysi viittaa siihen, että on kaksi syytä, miksi BOAT oli niin kirkas. Ensinnäkin se tapahtui noin 2.4 miljardin valovuoden päässä Maasta - melko lähellä gammapurkausta (tosin hyvin galaksimme ulkopuolella). On myös todennäköistä, että VENEEN voimakas suihku oli suunnattu meitä kohti. Nämä kaksi tekijää yhdessä tekivät tästä sellaisen tapahtuman, joka tapahtuu vain kerran muutamassa sadassa vuodessa.
Ehkä merkittävin havainto tapahtui Kiinassa. Siellä, Sichuanin maakunnassa, Large High Altitude Air Shower Observatory (LHAASO) jäljittää suurienergisiä hiukkasia avaruudesta. Gammapurkaustähtitieteen historiassa tutkijat ovat nähneet vain muutaman sadan korkeaenergisen fotonin tulevan näistä kohteista. LHAASO näki 5,000 tästä yhdestä tapahtumasta. "Gammapurkaus periaatteessa lensi taivaalle suoraan heidän yläpuolellaan", sanoi Sylvia Zhu, astrofyysikko saksalaisessa elektronisynkrotronissa (DESY) Hampurissa.
Näiden havaintojen joukossa oli epäilty korkeaenerginen fotoni 18 teraelektronivoltilla (TeV) – neljä kertaa korkeampi kuin mikään aikaisemmasta gammapurskeesta nähty ja energisempi kuin suurimmat suuren hadronitörmäyttimen saavuttamat energiat. Tällaisen korkeaenergisen fotonin olisi pitänyt kadota matkalla Maahan, ja se olisi absorboitunut vuorovaikutuksesta universumin taustavalon kanssa.
Joten miten se joutui tänne? Yksi mahdollisuus on se, että gammapurskeen jälkeen korkeaenerginen fotoni muuttui aksionin kaltaiseksi hiukkaseksi. Aksionit ovat oletettuja kevyitä hiukkasia, jotka voi selittää pimeän aineen; aksionia muistuttavien hiukkasten uskotaan olevan hieman raskaampia. Korkeaenergiset fotonit voivat olla muunnetaan sellaisiksi hiukkasiksi voimakkailla magneettikentillä, kuten räjähtävän tähden ympärillä. Aksionimainen hiukkanen kulkisi sitten esteettömästi avaruuden laajuuden poikki. Kun se saapui galaksiimme, magneettikentät muuttivat sen takaisin fotoniksi, joka sitten pääsisi tiensä Maahan.
Alkuperäistä havaitsemista seuraavan viikon aikana useita astrofyysikkojen ryhmiä ehdotti tätä mekanismia tieteelliselle preprint-sivustolle arxiv.org ladatuissa kirjoissa. "Se olisi erittäin uskomaton löytö", sanoi Giorgio Galanti, astrofyysikko Italian kansallisesta astrofysiikan instituutista (INAF), joka oli mukana kirjoittamassa erästä ensimmäinen näistä papereista.
Silti muut tutkijat ihmettelevät, voisiko LHAASOn havainto olla kyseessä virheellinen henkilöllisyys. Ehkä korkeaenerginen fotoni tuli jostain muualta, ja sen juuri oikea saapumisaika oli vain sattumaa. "Olen hyvin skeptinen", sanoi Milena Crnogorčević, astrofyysikko Marylandin yliopistosta. "Nyt kallistun siihen, että se on taustatapahtuma." (Asioiden mutkistamiseksi venäläinen observatorio raportoitu purskeesta tulevan vielä korkeamman energian 251 TeV fotonin osuma. Mutta "tuomaristo on edelleen pihalla" tästä, sanoi Racusin, Fermi-teleskoopin apulaisprojektin tutkija. "Olen hieman skeptinen.")
LHAASO-tiimi ei ole toistaiseksi julkaissut tarkkoja tuloksia havainnoistaan. Burns, joka koordinoi maailmanlaajuista yhteistyötä BOATin tutkimiseksi, toivoo tekevänsä niin. "Olen erittäin utelias näkemään, mitä heillä on", hän sanoi. Mutta hän ymmärtää, miksi tietty varovaisuus voi olla perusteltua. "Jos istuisin datan päällä, jolla olisi edes muutaman prosentin mahdollisuus määrittää todiste pimeästä aineesta, olisin tällä hetkellä erittäin varovainen", Burns sanoi. Jos fotoni voidaan yhdistää VENEEN, "se olisi erittäin todennäköisesti todiste uudesta fysiikasta ja mahdollisesti pimeästä aineesta", Crnogorčević sanoi. LHAASO-tiimi ei vastannut kommenttipyyntöön.
Jopa ilman LHAASOn tietoja, tapahtumasta nähty valon määrä voisi antaa tutkijoille mahdollisuuden vastata joihinkin suurimmista gammapurkausta koskevista kysymyksistä, mukaan lukien suuret arvoitukset itse suihkusta. "Kuinka suihkukone laukaistaan? Mitä suihkussa tapahtuu, kun se leviää avaruuteen?" sanoi Tyler Parsotan, Goddardin astrofyysikko. "Nämä ovat todella suuria kysymyksiä."
Toiset astrofyysikot toivovat voivansa käyttää VENETÄ selvittääkseen, miksi vain jotkin tähdet tuottavat gammapurkauksia supernovassa. "Se on yksi suurimmista mysteereistä", sanoi Yvette Cendes, tähtitieteilijä Harvard-Smithsonian Center for Astrophysicsissä. "Sen täytyy olla erittäin massiivinen tähti. Meidän kaltainen galaksi tuottaa ehkä miljoonan vuoden välein gammapurkauksen. Miksi niin harvinainen populaatio tekee gammapurkauksia?"
Avoin kysymys on myös, johtavatko gammapurkaukset mustaan aukkoon vai neutronitähteen romahtaneen tähden ytimeen. BOAT:n alustava analyysi viittaa siihen, että ensimmäinen tapahtui tässä tapauksessa. "Suihkussa on niin paljon energiaa, että sen on periaatteessa oltava musta aukko", Burns sanoi.
Varmaa on, että tämä on kosminen tapahtuma, jota ei varjosta moniin, moniin elämiin. "Olemme kaikki kauan kuolleita ennen kuin saamme mahdollisuuden tehdä tämä uudelleen", Burns sanoi.
