W październiku 2022 r. Rozpoczęto badania nieba pod kątem eksplozji w kosmosie Jak żaba w skarpetce.
powód? Coś oddalonego o 2,4 miliarda lat świetlnych wyzwoliło największy rozbłysk gamma, jaki kiedykolwiek zarejestrowano. Zdarzenie GRB 221009A osiągnęło rekordową wysokość 18 TeV i było tak potężne, że wstrząsnęło zewnętrzną atmosferą Ziemi.
Wydarzenie to, nazwane Łódką (od najjaśniejszego ze wszystkich), jak później ustaliliśmy, było narodzinami czarnej dziury w wyniku gwałtownej śmierci masywnej gwiazdy.
Teraz nowa analiza najnowocześniejszego światła ujawniła złożoność tej eksplozji i odkryła, że pomimo całej furii promieniowania gamma, łódź była w rzeczywistości zaskakująco zwyczajna, czego się nie spodziewaliśmy.
„Nie jest jaśniejsza od poprzednich supernowych.” mówi astrofizyk Peter Blanchard Z Northwestern University w Stanach Zjednoczonych.
„Wydaje się to całkiem naturalne w kontekście innych supernowych związanych z mniej energetycznymi rozbłyskami gamma (GRB). Można by się spodziewać, że ta sama zapadnięta gwiazda, która wytwarza bardzo aktywne, jasne GRB, wytworzy również bardzo aktywną, jasną supernową okazuje się, że tak. „Nie. Mamy bardzo jasny GRB, ale to zwykła supernowa”.
Rozbłyski promieni gamma Są to najpotężniejsze eksplozje, jakie kiedykolwiek widziano we wszechświecie. Są to, jak sama nazwa wskazuje, rozbłyski promieniowania gamma – najbardziej energetycznego światła we wszechświecie – które mogą eksplodować w ciągu 10 sekund z taką samą energią, jaką Słońce emituje przez 10 miliardów lat.
Znamy co najmniej dwa główne zdarzenia, które mogą spowodować powstanie GRB: powstanie czarnej dziury, gdy masywna gwiazda przechodzi w supernową, lub supernowa towarzysząca połączeniu dwóch gwiazd neutronowych.
Uważa się, że typy nowych, które wytwarzają rozbłyski promieniowania gamma, są również odpowiedzialne za produkcję ciężkich pierwiastków we wszechświecie. Problem w tym, że ciężkie pierwiastki po prostu nie istniały, dopóki nie stworzyły ich gwiazdy.
Gwiazdy zbudowane są głównie z wodoru, którego jest dużo we wszechświecie, ale rozbijają jądra atomowe, tworząc cięższe pierwiastki. Dotyczy to żelaza, ponieważ fuzja atomów żelaza pochłania więcej energii niż wytwarza.
Jednakże pierwiastki cięższe od żelaza mogą powstawać podczas gwałtownych wybuchów gigantycznej kosmicznej eksplozji. Widzieliśmy to! W wyniku zderzeń gwiazd neutronowych naukowcy odkryli pierwiastki, które są zbyt ciężkie, aby mogły powstać w wyniku fuzji rdzenia.
Ale jest wiele rzeczy, których nie wiemy. Jeśli uda nam się zawęzić zakres eksplozji, w wyniku których najprawdopodobniej powstają te pierwiastki, będziemy mieli nowe narzędzie pozwalające zrozumieć nie tylko, w jaki sposób wszechświat wytwarza substancje, ale także to, jak powszechne są takie eksplozje.
Naturalnie Blanchard i jego współpracownicy chcieli przyjrzeć się GRB 221009A, aby sprawdzić, czy w emitowanym przez nią świetle nie widać śladów ciężkich pierwiastków.
Ale musieli poczekać. Eksplozja była tak jasna, że oślepiła nasze instrumenty.
„Eksplozja GRB była tak jasna, że w pierwszych tygodniach i miesiącach po eksplozji przesłoniła wszelkie możliwe sygnatury supernowej”. Blanchard wyjaśnia.
„W tamtych czasach tak zwana poświata GRB wyglądała jak reflektory samochodu jadącego prosto na Ciebie, uniemożliwiając dostrzeżenie samego samochodu. Musieliśmy więc poczekać, aż znacznie zniknie, aby dać nam szansę zobacz supernową.”
Dopiero około sześć miesięcy po pierwszym zaobserwowaniu eksplozji naukowcom udało się użyć Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba do obserwacji światła w zakresie fal podczerwonych. W ten sposób udało im się ustalić, że sama supernowa była stosunkowo normalna. Powodem, dla którego była tak jasna, był prawdopodobny fakt, że rozbłysk gamma był skierowany bezpośrednio na Ziemię.
Następnie badacze połączyli dane z Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba z obserwacjami radiowymi z Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, aby wyszukać określone pasma długości fal zgodne z obecnością ciężkich pierwiastków. Jednakże, chociaż odkryli takie substancje jak wapń i tlen, które są dość standardowe w supernowych, nie było żadnych oznak produkcji ciężkich pierwiastków.
Tempo łączenia się gwiazd neutronowych nie jest wystarczające, aby wytworzyć taką ilość ciężkiej materii, jaką widzimy we wszechświecie. Oczekiwano, że przyczyną będą gigantyczne eksplozje, takie jak GRB 221009A, ale brak ciężkich pierwiastków sugeruje, że się co do tego myliliśmy.
Musimy zatem przyjrzeć się innym potencjalnym źródłom, aby sprawdzić, czy uda nam się zidentyfikować sprawcę – twierdzą naukowcy.
„Nie widzieliśmy sygnatur tych ciężkich pierwiastków, co sugeruje, że bardzo energetyczne rozbłyski gamma, takie jak łódź, nie wytwarzają tych pierwiastków”. – mówi Blanchard.
„Nie oznacza to, że nie powodują ich wszystkie rozbłyski GRB, ale jest to istotna informacja, ponieważ w dalszym ciągu rozumiemy, skąd pochodzą te ciężkie pierwiastki. Przyszłe obserwacje za pomocą JWST pozwolą określić, czy „naturalni” kuzyni BOAT je wytwarzają elementy.”
Wyniki opublikowano w Astronomia przyrodnicza.
