NASA-in Fermi gamma-ray svemirski teleskop možda je otkrio najsnažniju eksploziju od Velikog praska, otkrivajući dosad neviđenu pojavu. Ova pojava mogla bi biti rezultat uništenja čestica materije i antitvari (antimaterije) pri brzini od 99,9% brzine svjetlosti.
Nevjerojatna eksplozija nazvana “BOAT”
Kako prenosi space.com, eksplozija je bila primjer izboja gama-zraka (engl. Gamma Ray Bursts ili GRB); kada su je 9. listopada 2022. godine prvi put uočili NASA-in Fermi Gamma-ray svemirski teleskop i Neil Gehrels Swift opservatorij, dobila je oznaku GRB 221009A. Snažan intenzitet ovog izboja gama zraka brzo je postao očit, te je dobio nadimak “Najsjajniji svih vremena” ili “BOAT” (Brightest Of All Time).
“Od kada smo u mogućnosti detektirati izboje gama-zraka, nema sumnje da je ovo najsvjetliji koji smo ikad svjedočili, i to deset puta sjajniji od ostalih,” izjavio je Wen-fai Fong, izvanredni profesor fizike i astronomije te voditelj Fongove grupe na Sveučilištu Northwestern, jedan od otkrivača BOAT-a.
Hipoteze o nastanku BOAT-a
Znanstvenici vjeruju da je BOAT nastao eksplozijom supernove koja je pratila smrt i kolaps masivne zvijezde smještene oko 2,4 milijuna svjetlosnih godina od nas. Ovaj događaj vjerojatno je ostavio crnu rupu kao svoj ostatak.
“Nekoliko minuta nakon izbijanja BOAT-a, Fermi-jev Gamma-ray Burst Monitor zabilježio je neobičan energetski vrhunac koji nam je privukao pažnju,” izjavila je voditeljica istraživanja Maria Edvige Ravasio sa Sveučilišta Radboud. “Kada sam prvi put vidjela taj signal, naježila sam se. Naša analiza od tada pokazuje da je to prva visokopouzdana emisijska linija ikada viđena u 50 godina proučavanja izboja gama-zraka.”
Što je Fermi otkrio?
Prve gama-zrake otkrivene su 1967. godine američkim Vela satelitima; službeno su dokumentirani dvije godine kasnije, a javnosti su otkriveni 1973. godine.
Od tada, znanstvenici su otkrili mnoštvo izboja gama-zraka, utvrdivši da ovi kratki bljeskovi svjetlosti imaju kozmičko porijeklo i predstavljaju najmoćnije i najnasilnije eksplozije u poznatom svemiru.
Najčešći tip izboja gama-zraka nastaje kada zvijezde s najmanje osam puta većom masom od Sunca potroše gorivo potrebno za nuklearnu fuziju u svojim jezgrama, te više nisu u stanju suprotstaviti se unutarnjem gravitacijskom pritisku; njihove jezgre se stoga urušavaju. Ovo stvara rotirajuću crnu rupu koja usmjerava materiju prema svojim polovima, izbacujući je kao mlazove putujuće gotovo brzinom svjetlosti.
Ako su ovi mlazovi usmjereni direktno prema Zemlji, vidimo ih kao izboje gama-zraka.
Izboji gama-zraka su toliko moćni da, ako bi jedan izbio unutar nekoliko tisuća svjetlosnih godina od Zemlje, mogao bi uništiti život na našem planetu ometajući ili uništavajući atmosferu. Međutim, čak i među svim ovim zastrašujućim događajima, BOAT se odmah istaknuo.
Znanstvenici su na kraju utvrdili, koristeći statistike drugih promatranih izboja gama-zraka, da bi događaj toliko moćan i svijetao kao BOAT bio vidljiv na nebu nad Zemljom samo jednom svakih 10.000 godina. Također su otkrili da je, unatoč tome što se dogodio 2,4 milijarde svjetlosnih godina daleko, BOAT zaista imao utjecaj na Zemljinu atmosferu.
Neobična emisijska linija
Dana 9. listopada 2022., visokoenergetska gama-zraka iz BOAT-a preplavila je većinu detektora gama-zraka u orbiti, uključujući i one na Fermi teleskopu. Zbog toga nije bilo moguće izmjeriti pravu snagu eksplozije u njenoj najintenzivnijoj fazi. Međutim, otprilike pet minuta nakon detekcije, BOAT je oslabio dovoljno da ga Fermi ponovno zabilježi. NASA-in teleskop tada je uočio neobičnu pojavu u spektru svjetlosti, nazvanu “pretpostavljena emisijska linija”.
Kada svjetlost prolazi kroz materiju, elementi apsorbiraju i emitiraju svjetlost na specifičnim frekvencijama, ostavljajući “otisak” apsorpcije i emisije. To omogućuje znanstvenicima da rekonstruiraju elemente kroz koje je svjetlost prošla i odrede kemijski sastav objekata s kojima je interagirala.
“Iako su neke ranije studije sugerirale postojanje apsorpcijskih i emisijskih značajki u drugim izbojima gama zraka, kasnija istraživanja pokazala su da bi to mogli biti samo statistički fluktuacije. Ono što vidimo u BOAT-u je drugačije,” izjavio je član tima Om Sharan Salafia iz INAF-Brera opservatorija u Milanu. “Utvrđeno je da je vjerojatnost da je ova značajka samo šum manja od jedne u pola milijarde.”
Emisijska linija koju je Fermi detektirao u svjetlosti iz BOAT-a trajala je oko 40 sekundi, dosegnuvši maksimalnu energiju od 12 milijuna elektronvolta (MeV). Za usporedbu, energija svjetlosti u vidljivom dijelu elektromagnetskog spektra kreće se između dva i tri elektronvolta (eV).
Uništenje antitvari
Istraživači vjeruju da znaju što je uzrokovalo ovu pojavu. Svaka čestica materije ima svoju antimaterijsku “blizanku.” Kada se ove čestice susretnu, dolazi do njihove anihilacije, pri čemu oslobađaju energiju u svemir. Moguće je da spektroskopska značajka zabilježena u BOAT-u potječe od anihilacije elektrona i njihovih antimaterijskih ekvivalenata, pozitrona.
“Kada se elektron i pozitron sudare, dolazi do njihove anihilacije, pri čemu nastaje par gama zraka s energijom od 0,511 MeV,” izjavio je član tima Gor Oganesyan iz znanstvenog instituta Gran Sasso. “Budući da gledamo u mlaz, gdje se materija kreće blizu brzine svjetlosti, ovo zračenje postaje značajno plavo pomaknuto i prelazi u mnogo više energije.”
Ako je tim u pravu, čestice su se morale kretati brzinom od oko 99,9% brzine svjetlosti prije nego što su se međusobno anihilirale.
“Nakon desetljeća proučavanja ovih nevjerojatnih kozmičkih eksplozija, još uvijek ne razumijemo detalje o tome kako ovi mlazovi funkcioniraju,” izjavila je članica tima Elizabeth Hays, znanstvenica projekta Fermi u NASA-inom Goddard Space Flight Centeru. “Pronalaženje tragova poput ovog je izvanredno.”
Pozdrav svima! Hvala što čitate Kozmos.hr! Ja sam Ivan i dugi niz godina pišem o svermiu, astronomiji, znanosti, povijesti i arheologiji, a imao sam priliku sudjelovati i u dokumentarcima Science Discovery-ja te History Channel-a.
