Először észleltek kozmikus óriásrobbanásokat földi gammasugár-teleszkópokkal

Az univerzum legerősebb robbanásai sokkal nagyobb energiasugárzást produkálnak, mint korábban gondolták: különleges teleszkópok segítségével két nemzetközi kutatócsoportnak sikerült észlelnie a legnagyobb energiájú gammasugarakat, amelyeket valaha gammakitörésből mértek.

A kitörések megközelítőleg akár 100 milliárdszor akkora energiájúak voltak, mint a látható fény.

A H.E.S.S. és a MAGIC űrteleszkópokkal dolgozó kutatók a Nature tudományos folyóiratban publikálták megfigyeléseiket az első földi gammasugár-teleszkópokkal észlelt gammasugárzás-kitörésekről. A Német Elektronszinkrotron, a DESY fontos szerepet játszott mindkét megfigyelésben – olvasható a phys.org tudományos portálon megjelent cikkben.

A tudósok korábban műholdakkal tanulmányozták a gammakitöréseket. A szatellitek azonban túl kis detektorokkal rendelkeznek ahhoz, hogy érzékeljék a kis fényerejű gammasugárzást, amely óriási energiájú gammasugárzásból ered. Tehát gyakorlatilag nem volt ismert, hogy az óriási robbanások kibocsátanak-e gammasugarakat nagyon nagy energiájú tartományban is.

Éveken át próbáltak elkapni egy gammakitörést a Cserenkov-teleszkópokkal. Majd váratlanul, 2018 nyara és 2019 januárja között két nemzetközi csillagászcsoport először észlelt a Földről gammasugarakat két óriási gammakitörésből. 2018. július 20-án a Namíbiában lévő 28 méteres a High-Energy Stereoscopic System, a H.E.S.S. észlelte a 180720B gammasugárzást, 2019 januárjában pedig a La Palmán álló Major Atmospheric Gamma Imaging Cherenkov, a MAGIC észlelte a 190114C kitörést.

Mindkét megfigyelést az amerikai űrkutatási hivatal (NASA) gammasugár-műholdjai indították el, amelyek figyelemmel kísérik az égbolt gammasugárzását, és észleléskor automatikus riasztást küldenek más gammasugár-megfigyelő intézetekhez.

„Olyan gyorsan rá tudtunk mutatni a származási régióra, hogy a robbanás kezdeti észlelése után mindössze 57 másodperccel elkezdhettük a megfigyelést. A megfigyelés első 20 percében sok ezernyi fotont észleltünk a gammakitörésből” – mondta el Cosimo Nigro, a MAGIC kutatócsoportjának tagja.

A MAGIC 200 és ezer milliárd elektronvolt (0,2-1 teraelektronvolt) energiájú gammasugárzást mért. „Ezek messze a legnagyobb energiájú fotonok, amelyeket valaha egy gammasugár-kitörésből észleltek” – mondta el Elisa Bernardini, aki a MAGIC-kutatócsoportot vezeti a DESY-ben. Összehasonlításként: a látható fény 1-3 elektronvolt közötti értékű.

A kutatók megállapították, hogy a 190114C gammasugárzás-kitörés több mint négymilliárd fényévnyire történt. Ami azt jelenti, hogy a fénye több mint négy milliárd év alatt ért hozzánk.

Az észlelt másik nagy gammasugárzás-kitörés, a 180720B még távolabb, hatmilliárd fényévnyire történt. A belőle érkező gammasugárzás energiája még a kezdeti robbanás után is 100 és 440 milliárd elektronvolt között volt észlelhető.

„Meglepő módon a H.E.S.S. teleszkóp több mint tíz órával azután, hogy a robbanást a műholdak először jelezték, a robbanás irányából 119 gammamennyiség-többletet észlelt” – mondta el Stefan Ohm, a H.E.S.S. kutatócsoport vezetője a DESY-ben.

Konstancja Satalecka, a DESY kutatója szerint az is kiderült, hogy eddig a kiáramló energia felét nem észlelték.