Predstavitev
V nedeljo, 9. oktobra oz. Judith Racusin je bil 35,000 čevljev v zraku, na poti na konferenco o visokoenergijski astrofiziki, ko se je zgodila največja kozmična eksplozija v zgodovini. "Pristal sem, pogledal na svoj telefon in imel na desetine sporočil," je povedal Racusin, astrofizik iz Nasinega centra za vesoljske polete Goddard v Marylandu. “Bilo je res izjemno.”
Eksplozija je bila dolg izbruh žarkov gama, kozmični dogodek, pri katerem ogromna umirajoča zvezda sprošča močne curke energije, ko se sesede v črno luknjo ali nevtronsko zvezdo. Ta izbruh je bil tako svetel, da je prenasičil Fermijev vesoljski teleskop gama žarkov, Nasin teleskop v orbiti, ki je delno zasnovan za opazovanje takšnih dogodkov. "Bilo je toliko fotonov na sekundo, da jim niso mogli slediti," je rekel Andrej Levan, astrofizik na univerzi Radboud na Nizozemskem. Zdi se, da je izbruh celo povzročil, da je Zemljina ionosfera, zgornja plast Zemljine atmosfere, nabreknejo v velikosti več ur. "Dejstvo, da lahko spremenite zemeljsko ionosfero iz predmeta na pol poti čez vesolje, je precej neverjetno," je dejal Doug Welch, astronom na univerzi McMaster v Kanadi.
Astronomi so ga predrzno poimenovali ČOLN — »najsvetlejši vseh časov« — in ga začeli stiskati za informacije o izbruhih žarkov gama in vesolju na splošno. "Tudi čez 10 let bo na podlagi tega nabora podatkov prišlo do novega razumevanja," je dejal Eric Burns, astrofizik na državni univerzi v Louisiani. "Še vedno mi ni jasno, da se je to res zgodilo."
Začetna analiza kaže, da obstajata dva razloga, zakaj je bil ČOLN tako svetel. Prvič, zgodilo se je približno 2.4 milijarde svetlobnih let od Zemlje - dokaj blizu za izbruhe žarkov gama (čeprav precej zunaj naše galaksije). Prav tako je verjetno, da je bil močan curek ČOLNA usmerjen proti nam. Ta dva dejavnika sta se združila, da je to vrsta dogodka, ki se zgodi le enkrat na nekaj sto let.
Morda najbolj posledično opazovanje se je zgodilo na Kitajskem. Tam, v provinci Sichuan, Large High Altitude Air Shower Observatory (LHAASO) sledi visokoenergijskim delcem iz vesolja. V zgodovini astronomije izbruhov sevanja gama so raziskovalci videli le nekaj sto visokoenergijskih fotonov, ki prihajajo iz teh objektov. LHAASO videl 5,000 iz tega enega dogodka. "Izbruh sevanja gama je v bistvu izbruhnil na nebu neposredno nad njimi," je dejal Sylvia Zhu, astrofizik na nemškem elektronskem sinhrotronu (DESY) v Hamburgu.
Med temi zaznavami je bil domnevno visokoenergijski foton pri 18 teraelektronskih voltih (TeV) - štirikrat več kot vse, kar je bilo videno pri izbruhu žarkov gama pred tem, in bolj energičen od najvišjih energij, ki jih lahko doseže Veliki hadronski trkalnik. Tako visokoenergetski foton bi moral biti izgubljen na poti do Zemlje, absorbiran zaradi interakcij s svetlobo ozadja vesolja.
Torej, kako je prišel sem? ena možnost je, da se je po izbruhu žarkov gama visokoenergijski foton pretvoril v aksionu podoben delec. Aksioni so domnevni lahki delci, ki lahko pojasni temno snov; aksionom podobni delci naj bi bili nekoliko težji. Lahko bi bili visokoenergijski fotoni pretvorijo v takšne delce z močnimi magnetnimi polji, kot so tista okoli implodirajoče zvezde. Aksionu podoben delec bi nato neovirano potoval po prostranstvu vesolja. Ko bi prispel v našo galaksijo, bi ga magnetna polja pretvorila nazaj v foton, ki bi se nato podal na Zemljo.
V tednu po začetnem odkrivanju več skupin astrofizikov predlagal ta mehanizem v prispevkih, naloženih na spletno mesto za prednatis arxiv.org. "To bi bilo zelo neverjetno odkritje," je dejal Giorgio Galanti, astrofizik z Nacionalnega inštituta za astrofiziko (INAF) v Italiji, ki je soavtor enega od prvi od teh dokumentov.
Drugi raziskovalci pa se sprašujejo, ali je odkritje LHAASO morda primer napačne identitete. Morda je visokoenergijski foton prišel od nekje drugje in je bil njegov ravno pravi čas prihoda preprosto naključje. "Zelo sem skeptičen," je rekel Milena Crnogorčević, astrofizik na Univerzi v Marylandu. "Trenutno se nagibam k temu, da je to dogodek v ozadju." (Da bi stvari še dodatno zapletli, ruski observatorij poročali udarec fotona še višje energije 251 TeV, ki prihaja iz izbruha. Toda "žirija je še vedno zunaj" glede tega, je dejal Racusin, namestnik projektnega znanstvenika na teleskopu Fermi. "Malo sem skeptičen.")
Ekipa LHAASO doslej še ni objavila podrobnih rezultatov svojih opazovanj. Burns, ki usklajuje globalno sodelovanje pri preučevanju ČOLNA, upa, da bodo. "Zelo me zanima, kaj imajo," je rekel. Vendar razume, zakaj je morda potrebna določena stopnja previdnosti. "Če bi sedel na podatkih, ki bi imeli le nekaj odstotkov možnosti, da bi opredelili dokaz temne snovi, bi bil trenutno izjemno previden," je dejal Burns. Če je foton mogoče povezati s ČOLNOM, "bi bil to zelo verjetno dokaz nove fizike in potencialno temne snovi," je dejal Crnogorčević. Ekipa LHAASO ni odgovorila na prošnjo za komentar.
Tudi brez podatkov LHAASO bi lahko velika količina svetlobe, ki jo opazimo ob dogodku, znanstvenikom omogočila odgovoriti na nekatera največja vprašanja o izbruhih žarkov gama, vključno z velikimi ugankami o samem curku. »Kako se izstreli reaktivec? Kaj se dogaja v curku, ko se širi v vesolje?« rekel Tyler Parsotan, astrofizik na Goddardu. "To so res velika vprašanja."
Drugi astrofiziki upajo, da bodo s pomočjo BOAT ugotovili, zakaj le nekatere zvezde proizvajajo izbruhe žarkov gama, ko postanejo supernove. "To je ena od velikih skrivnosti," je rekel Yvette Cendes, astronom v centru za astrofiziko Harvard-Smithsonian. »To mora biti zelo velika zvezda. Galaksija, kot je naša, bo morda vsakih milijon let povzročila izbruh žarkov gama. Zakaj tako redka populacija povzroča izbruhe sevanja gama?«
Odprto vprašanje je tudi, ali izbruhi sevanja gama povzročijo črno luknjo ali nevtronsko zvezdo v jedru sesute zvezde. Predhodna analiza ČOLNA kaže, da se je v tem primeru zgodilo prvo. "V curku je toliko energije, da mora biti v bistvu črna luknja," je dejal Burns.
Gotovo je, da je to kozmični incident, ki ne bo zasenčen še mnogo, veliko življenj. "Vsi bomo že dolgo mrtvi, preden bomo dobili priložnost, da to ponovimo," je dejal Burns.
