Bevezetés
október 9-én, vasárnap Judith Racusin 35,000 XNUMX láb magasan volt a levegőben, egy nagyenergiájú asztrofizikai konferencia felé vezető úton, amikor a történelem legnagyobb kozmikus robbanása történt. "Leszálltam, megnéztem a telefonomat, és több tucat üzenetet kaptam" - mondta Racusin, a NASA marylandi Goddard Űrrepülési Központjának asztrofizikusa. – Valóban kivételes volt.
A robbanás egy hosszú gamma-kitörés volt, egy kozmikus esemény, amikor egy hatalmas haldokló csillag hatalmas energiasugarat szabadít fel, miközben fekete lyukká vagy neutroncsillaggá omlik össze. Ez a bizonyos kitörés olyan fényes volt, hogy túltelítette a Fermi Gamma-ray Űrteleszkópot, a NASA keringő távcsövét, amelyet részben az ilyen események megfigyelésére terveztek. „Annyi foton volt másodpercenként, hogy nem tudták követni a lépést” – mondta Andrew Levan, a holland Radboud Egyetem asztrofizikusa. Úgy tűnik, hogy a robbanás hatására a Föld ionoszférája, a Föld légkörének felső rétege, méretre duzzad több órán keresztül. "Az a tény, hogy meg tudod változtatni a Föld ionoszféráját az univerzum felénél lévő objektumtól, elég hihetetlen" - mondta. Doug Welch, a kanadai McMaster Egyetem csillagásza.
A csillagászok szemtelenül HAJÓNAK nevezték – „minden idők legfényesebbé” –, és elkezdték szorítani a gammasugár-kitörésekről és általában a kozmoszról szóló információkért. „Még 10 év múlva is új megértést fogunk látni ebből az adathalmazból” – mondta Eric Burns, a Louisiana Állami Egyetem asztrofizikusa. "Még mindig nem ütött meg teljesen, hogy ez tényleg megtörtént."
A kezdeti elemzés azt sugallja, hogy két oka van annak, hogy a BOAT ilyen fényes volt. Először is, körülbelül 2.4 milliárd fényévnyire történt a Földtől – meglehetősen közel a gamma-kitörésekhez (bár jóval a galaxisunkon kívül). Valószínű az is, hogy a BOAT erős sugárhajtása felénk irányult. A két tényező együttesen tette ezt a fajta eseményt néhány száz évente csak egyszer.
Talán a legkövetkezményesebb megfigyelés Kínában történt. Ott, Szecsuán tartományban a Large High Altitude Air Shower Observatory (LHAASO) nagy energiájú részecskéket követ az űrből. A gamma-kitöréses csillagászat történetében a kutatók mindössze néhány száz nagy energiájú fotont láttak ezekről az objektumokról. LHAASO látta 5,000 ebből az egy eseményből. "A gamma-kitörés lényegében közvetlenül felettük az égen robbant ki" - mondta Sylvia Zhu, a hamburgi német Electron Synchrotron (DESY) asztrofizikusa.
Az észlelések között szerepelt egy feltételezett nagyenergiájú, 18 teraelektron voltos (TeV) foton is, amely négyszer nagyobb, mint bármi, amit egy gammasugár-kitörés korábban észlelt, és energikusabb, mint a Nagy Hadronütköztető által elérhető legmagasabb energia. Egy ilyen nagy energiájú fotonnak el kellett volna vesznie a Föld felé vezető úton, és el kellett volna nyelnie az univerzum háttérfényével való kölcsönhatások miatt.
Szóval hogyan került ez ide? Egy lehetőség az, hogy a gamma-kitörést követően egy nagy energiájú foton axionszerű részecskévé alakult. Axions feltételezett könnyű részecskék megmagyarázhatja a sötét anyagot; az axionszerű részecskék valamivel nehezebbek. Nagy energiájú fotonok lehetnek olyan részecskévé alakulnak át erős mágneses mezők hatására, például egy berobbanó csillag körül. Az axionszerű részecske ezután akadálytalanul áthaladna a hatalmas űrben. Amint megérkezett galaxisunkba, a mágneses mezők visszaalakították fotonná, amely aztán eljutott a Földre.
Az első észlelést követő héten több asztrofizikus csapat javasolta ezt a mechanizmust az arxiv.org tudományos preprint oldalra feltöltött cikkekben. "Nagyon hihetetlen felfedezés lenne" - mondta Giorgio Galanti, az olaszországi Nemzeti Asztrofizikai Intézet (INAF) asztrofizikusa, aki az egyik társszerzője. ezek közül az elsők közül.
Más kutatók azonban azon töprengenek, hogy az LHAASO észlelése téves személyazonosságot jelent-e. Lehet, hogy a nagy energiájú foton valahonnan máshonnan származott, és a megfelelő érkezési ideje egyszerűen a véletlen egybeesése volt. – Nagyon szkeptikus vagyok – mondta Milena Crnogorčević, a Marylandi Egyetem asztrofizikusa. „Jelenleg arra hajlok, hogy ez háttéresemény legyen.” (A helyzet további bonyolítása érdekében egy orosz obszervatórium jelentett a kitörésből származó, még nagyobb energiájú 251 TeV foton találata. De „a zsűri még mindig nem foglalkozik” ezzel – mondta Racusin, a Fermi-teleszkóp projekttudós-helyettese. "Kicsit szkeptikus vagyok.")
Az LHAASO csapata egyelőre nem tette közzé megfigyeléseik részletes eredményeit. Burns, aki egy globális együttműködést koordinál a BOAT tanulmányozására, reméli, hogy sikerül. "Nagyon kíváncsi vagyok, hogy mi van velük" - mondta. De megérti, miért indokolt bizonyos fokú óvatosság. "Ha olyan adatokon ülnék, amelyeknek csak néhány százalék esélye lenne a sötét anyag bizonyítására, akkor jelenleg rendkívül óvatos lennék" - mondta Burns. Ha a fotont a BOAT-hoz lehet kötni, "nagy valószínűséggel új fizika és potenciálisan sötét anyag bizonyítéka lenne" - mondta Crnogorčević. Az LHAASO csapata nem válaszolt a megjegyzéskérésre.
Még az LHAASO adatai nélkül is, az eseményből származó hatalmas fénymennyiség képessé teheti a tudósokat arra, hogy megválaszolják a gamma-kitörésekkel kapcsolatos legfontosabb kérdéseket, beleértve a magával a sugárhajtással kapcsolatos fő rejtvényeket. „Hogyan indítják el a repülőgépet? Mi történik a repülőgépben, miközben az űrbe terjed? mondott Tyler Parsotan, a Goddard asztrofizikusa. – Ezek igazán nagy kérdések.
Más asztrofizikusok azt remélik, hogy a HAJÓ segítségével kiderítik, miért csak egyes csillagok adnak gamma-kitörést szupernóva-kitörésük során. „Ez az egyik nagy rejtély” – mondta Yvette Cendes, a Harvard-Smithsonian Asztrofizikai Központ csillagásza. „Nagyon masszív sztárnak kell lennie. Egy olyan galaxis, mint a miénk, talán minden millió évben gamma-kitörést produkál. Miért csinál egy ilyen ritka populáció gamma-kitöréseket?
Az is nyitott kérdés, hogy a gamma-kitörések eredményeként fekete lyuk vagy neutroncsillag keletkezik-e az összeomlott csillag magjában. A BOAT előzetes elemzése arra utal, hogy ebben az esetben az előbbi történt. "Annyi energia van a sugárban, hogy alapvetően fekete lyuknak kell lennie" - mondta Burns.
Annyi bizonyos, hogy ez egy olyan kozmikus esemény, amelyet sok-sok életen át nem lehet elhomályosítani. „Mindannyian halottak leszünk, mielőtt újra alkalmunk lesz erre” – mondta Burns.
