Detektor Carpet na Kavkazu zabilježio je foton energije oko 300 teraelektronvolta iz gama-bljeska GRB 221009A. Dovršena analiza podataka dodatno podupire raniju detekciju. U uobičajenim modelima širenja zračenja takav bi foton teško mogao proći put od udaljene galaksije do Zemlje.
GRB 221009A zabilježen je 9. listopada 2022. godine i bio je među najsjajnijim gama-bljeskovima koje su astronomi dosad zabilježili. Detektor Carpet, smješten u Baksanskom neutrinskom opservatoriju, izdvojio je jedan foton iz njegova zračenja.
Zašto je takav foton teško objasniti
Između galaksija prostor je ispunjen kozmičkim mikrovalnim pozadinskim zračenjem. Kada foton vrlo visoke energije naiđe na foton tog pozadinskog zračenja, sudar može stvoriti par čestica: elektron i pozitron. Izvorni foton tada nestaje. Prema standardnim proračunima, foton energije oko 300 TeV imao bi vrlo male izglede stići do Zemlje s udaljenosti od više milijardi svjetlosnih godina.
Autori su provjerili više mogućih tumačenja. Izračuni pokazuju da objašnjenje koje se oslanja samo na pretvorbu fotona u čestice nalik aksionima ne opisuje dobro zabilježeni signal. Neke druge teorije, međutim, dopuštaju da se pravila relativnosti pri iznimno visokim energijama malo razlikuju od uobičajenih predviđanja. U takvim bi se okolnostima foton mogao probiti kroz pozadinsko zračenje.
Jedna detekcija ne potvrđuje novu fiziku
U fizici se takvo odstupanje naziva kršenjem Lorentzove invarijantnosti, pravila prema kojem su fizikalni zakoni isti za promatrače koji se gibaju jednoliko. To je moguće tumačenje zabilježenog fotona, a ne dokaz da je teorija relativnosti pogrešna. Autori razmatraju i scenarij koji kombinira takvo odstupanje s pretvaranjem fotona u čestice nalik aksionima.
Energija fotona procijenjena je prema česticama koje je proizveo u Zemljinoj atmosferi. Modeliranje njihova nastanka nosi nesigurnost, pa će za provjeru biti važno da slične detekcije zabilježe i drugi instrumenti. Ponavljanje signala iz novih gama-bljeskova pomoglo bi utvrditi koje teorije mogu objasniti putovanje fotona kroz svemir.
Autori su objavili analizu u novom radu u časopisu Physical Review Letters. Za sada je riječ o jednoj neobičnoj detekciji. Buduća mjerenja pokazat će može li se ona objasniti postojećim modelima ili traži drukčiji opis širenja gama-zračenja.
