Po celom vesmíre, vzdialenom asi 7,5 miliárd svetelných rokov, umierajúca hviezda prepustila niektoré z vysokoenergetických svetelných astronómov, aké kedy videli. A tieto svetelné častice alebo fotóny pomáhajú astronómom pochopiť, ako sú tieto častice povznesené na takú extrémnu energiu.
Astronómovia našli ultra-vysokoenergetické fotóny, zatiaľ čo sa pozerali na udalosť nazývanú výbuch gama žiarenia alebo GRB. Výsledkom myšlienky je zrážka neutrónových hviezd alebo kolaps obrovskej hviezdy, náhle sa objavia výbuchy gama žiarenia, niekedy len na zlomok sekundy. Jeden z týchto prchavých výbuchov môže uvoľniť viac energie, ako by slnko vytváralo počas celého svojho života. Tieto udalosti je ťažké zachytiť, ale výbuch nasleduje po výbuchu. Svetlo z dosvitu je slabšie, ale vydrží dlhšie, čo umožňuje astronómom podrobne ho zmerať.
14. januára 2019 bol pomocou vesmírneho teleskopu pomocou automatizovaného systému objavený jeden taký výbuch gama žiarenia s názvom GRB 190114C. Do 22 sekúnd astronómovia na Zemi nasmerovali svoje pozemské teleskopy, aby zmerali dosvit po udalosti.
„Hľadali sme už viac ako 20 rokov,“ hovorca dalekohledu Telenkopy Cherenkov Razmik Mirzoyan (MAGIC) spolupráca a spoluautor novej štúdie, povedal Live Science. Mirzoyan povedal, že tento nemohli nájsť, „nemal šťastie, iba vytrvalosť.“
Z astronomického hľadiska bola táto udalosť relatívne blízko, čo astronómom umožnilo zmerať dosvit na veľkom rozsahu vlnových dĺžok. Počas nasledujúcich 10 dní vedci zhromaždili údaje od šiestich satelitov a 15 pozemných teleskopov, ktoré detegovali žiarenie vo vlnových dĺžkach od rádia po ultrafialové svetlo.
Pri analýze meraní od prvých desiatok sekúnd po výbuchu astronómovia našli fotóny s energiami biliónov elektrónvoltov - to sú bilióny časov energie typických fotónov prichádzajúcich zo slnka.
Zatiaľ čo fotóny s energiou nad 1 bilión elektrónov boli zistené pred inými astrofyzikálnymi zdrojmi, ako sú zvyšky supernov, nie je známe, že pochádzajú z GRB.
Údaje o vlnovej dĺžke pomohli astronómom zistiť, ako boli častice napájané. Fotóny s nízkou energiou sa uvoľňovali časticami špirálovými okolo magnetických polí v procese známom ako synchrotrónové žiarenie. Naopak, rekordné ultra-vysokoenergetické fotóny boli urýchlené zrážkami s elektrónmi s vysokou energiou - variácia mechanizmu, ktorú vedci nazývajú inverzným Comptonovým rozptylom. Zistenia potvrdzujú teórie o GRB a pomáhajú astronómom pochopiť fyziku týchto bizarných výbuchov.
„Po viac ako 50 rokoch od prvého objavenia GRB zostávajú mnohé z ich základných aspektov stále záhadné,“ uviedol vo vyhlásení Mirzoyan. „Objavenie emisie gama žiarenia z GRB 190114C ... ukazuje, že výbuchy GRB sú ešte silnejšie, ako sa doteraz myslelo.“
Zatiaľ čo astronómovia už dlho hľadajú takéto ultra-vysokoenergetické fotóny, GRB 190114C nebola vzácnou udalosťou - iba takou, ktorú je ťažké zachytiť. Vďaka ďalekohľadom, ako je MAGIC a vysokoenergetický stereoskopický systém (H.E.S.S.), ktoré sú navrhnuté na detekciu ultra-vysokoenergetických gama lúčov, a automatizovaných systémov na detekciu počiatočných GRB, vedci očakávajú, že v budúcnosti zachytia viac takýchto ultra-vysokoenergetických fotónov.
„Vstupujeme do novej éry objavovania fotónov s veľmi vysokou energiou,“ povedal Bing Zhang, astrofyzik na univerzite v Nevade v Las Vegas, ktorý sa nezúčastnil novej štúdie. „Pretože sa v režime vysokej energie očakáva bohatá fyzika, tieto pozorovania určite prinesú v nadchádzajúcich rokoch vzrušenie.“
Nové výsledky boli publikované 20. novembra v časopise Nature.
