211service.com
Vi har upptäckt de mest kraftfulla gammastrålningsskurarna någonsin
Gammastrålning DESY, Science Communication Lab
Gammastrålningskurar är de mest kraftfulla explosionerna i det kända universum, som tros släppas när en massiv stjärna kollapsar till ett svart hål eller neutronstjärna.
Nu har forskare precis upptäckt ett par av dem som är mer kraftfulla än vi kunnat föreställa oss. I en trio av ny papper publicerad i Natur , rapporterar två team av astronomer upptäckten av två gammastrålningskurar som var och en avgav energiavläsningar som överträffar den föregående inspelningen , inklusive en som är över 10 gånger kraftfullare. Det är ett oöverträffat par fynd som borde hjälpa oss att hitta fler av dessa exotiska händelser och måla upp en tydligare bild av vad som pågick i avlägsna delar av universum för miljarder och miljarder år sedan.
Gammastrålningskurar är kraftfullare än vi någonsin visste, säger Razmik Mirzoyan, en astrofysiker vid Max Planck-institutet och medförfattare till två av tidningarna. Det är helt anmärkningsvärt.
Detekteringarna gjordes av två observatorier: Major Atmospheric Gamma Imaging Cherenkov (MAGIC)-systemet, som använder två teleskop belägna på en av Kanarieöarna, och High Energy Stereoscopic System (HESS), en uppsättning av fem teleskop i Namibia. Båda platserna använder vad som kallas imaging air Cherenkov telescopes (IACTs).
När högenergi-gammastrålar träffar jordens atmosfär, gör interaktionen att luftmolekyler förvandlas till en kaskad av elektron-positronpar. Dessa par rusar genom atmosfären och släpper ut något som kallas Cherenkov-strålning. IACTs observerar denna skur av strålning, och de resulterande data kan rekonstrueras och analyseras för att bestämma energin och riktningen för de ursprungliga högenergifotonerna - gammastrålarna - som träffar atmosfären.
Den första explosionen, GRB 190114C, hittades den 14 januari. Den upptäcktes ursprungligen av ett par rymdteleskop och verifierades och observerades på djupet av HESS när dess koordinater gjordes kända. MAGIC upptäckte fotonenergier i GRB 190114C:s efterglöd (den blekande delen av emissionen) som låg över teraelektronvoltsområdet (TeV), vilket är en biljon gånger mer energiskt än synligt ljus (synligt ljus är runt 1 eV). Fram till nu har krabbnebulosan varit den ljusaste kända källan till TeV-energier. Denna nya burst dvärgar dessa energier med en faktor 100 och är nu rekordhållare för den ljusaste kända källan av TeV-fotoner.
Den andra skuren, GRB 180720B, upptäcktes den 20 juli 2018. Den hade energier långt över 0,1 TeV, men fortfarande svagare än 1 TeV. Tidigare gammastrålning hade inte setts över 100 GeV. Sprängningarna uppmättes i efterglödningsfasen, så de initiala energierna för utsläppen måste ha varit ännu högre, säger Mirzoyan.
Uppföljningsobservationer med andra observatorier och instrument visar att GRB 190114C kom från en galax 4,5 miljarder ljusår från jorden, medan GRB 180720B har sitt ursprung 6 miljarder ljusår bort.
Alla gammastrålningskurar produceras utanför Vintergatan, vanligtvis miljarder ljusår bort i galaxer med mycket massiv stjärnbildning. Även om vi inte vet exakt vad som gjorde just dessa, vet vi att de båda är långvariga utbrott. Det betyder att de produceras när en sällsynt typ av massiv, snabbt snurrande stjärna plötsligt kollapsar in i ett kraftfullt svart hål eller en snabbt roterande starkt magnetiserad neutronstjärna som kallas en magnetar, säger Bing Zhang, en astrofysiker vid University of Nevada, Las Vegas, som var inte involverad i studierna. Båda objekten kan producera gammastrålningskurar, och i det här fallet strålades de rakt mot jorden, lyckligtvis för astronomer.
Utöver att bara vara rekordstora fynd ger de två nya gammastrålningsskurarna oss en viss inblick i exakt hur dessa fenomen produceras. Den enda mekanismen som kan resultera i sådana höga energiutsläpp är en uppspridning av fotoner till högre energier, inducerad av kollisioner med accelererade elektroner. Många forskare, inklusive Zhang, har länge teoretiserat att en sådan mekanism existerade.
Precis som fallet var med detektering av gravitationsvågor, är det stora förhoppningen att denna upptäckt innebär att vi kommer att kunna upptäcka fler högenergiska gammastrålningsskurar och karakterisera dem i ännu mer detalj. Föremål som ligger miljarder ljusår bort är otroligt svåra att studsa. Gammastrålningskurar är några av de enda signaler vi kan upptäcka som kan berätta något om vad som händer så långt borta.
Det här inlägget har ändrats för att ge mer sammanhang om energin som avges av dessa senaste skurdetektioner.