Introducere
Duminică, 9 octombrie, Judith Racusin era la 35,000 de picioare în aer, în drum spre o conferință de astrofizică de înaltă energie, când a avut loc cea mai mare explozie cosmică din istorie. „Am aterizat, m-am uitat la telefonul meu și am primit zeci de mesaje”, a spus Racusin, astrofizician la Centrul de Zbor Spațial Goddard al NASA din Maryland. „A fost cu adevărat excepțional.”
Explozia a fost o explozie lungă de raze gamma, un eveniment cosmic în care o stea masivă muribundă dezlănțuie jeturi puternice de energie în timp ce se prăbușește într-o gaură neagră sau într-o stea neutronică. Această explozie specială a fost atât de strălucitoare încât a suprasaturat Telescopul Spațial Fermi Gamma-ray, un telescop NASA care orbitează, proiectat parțial pentru a observa astfel de evenimente. „Au fost atât de mulți fotoni pe secundă încât nu au putut ține pasul”, a spus Andrew Levan, astrofizician la Universitatea Radboud din Olanda. Explozia pare să fi făcut chiar și ionosfera Pământului, stratul superior al atmosferei Pământului, să se umflă în mărime timp de câteva ore. „Faptul că poți schimba ionosfera Pământului dintr-un obiect la jumătatea Universului este destul de incredibil”, a spus Doug Welch, astronom la Universitatea McMaster din Canada.
Astronomii au numit-o în mod obraznic BARCA – „cea mai strălucitoare din toate timpurile” – și au început să o strângă pentru informații despre exploziile de raze gamma și, în general, despre cosmos. „Chiar și peste 10 ani de acum încolo vor exista noi înțelegeri din acest set de date”, a spus Eric Burns, astrofizician la Universitatea de Stat din Louisiana. „Încă nu m-a lovit deloc că asta sa întâmplat cu adevărat.”
Analiza inițială sugerează că există două motive pentru care BARCA a fost atât de strălucitoare. În primul rând, a avut loc la aproximativ 2.4 miliarde de ani lumină de Pământ - destul de aproape de exploziile de raze gamma (deși mult în afara galaxiei noastre). Este, de asemenea, probabil ca puternicul jet al BĂRCII să fi fost îndreptat spre noi. Cei doi factori s-au combinat pentru a face din acesta genul de eveniment care are loc doar o dată la câteva sute de ani.
Poate cea mai importantă observație a avut loc în China. Acolo, în provincia Sichuan, Observatorul Large High Altitude Air Shower (LHAASO) urmărește particulele de înaltă energie din spațiu. În istoria astronomiei cu explozie de raze gamma, cercetătorii au văzut doar câteva sute de fotoni de înaltă energie provenind de la aceste obiecte. LHAASO a văzut 5,000 din acest singur eveniment. „Raza gamma a izbucnit practic pe cer direct deasupra lor”, a spus Sylvia Zhu, astrofizician la Sincrotronul de electroni german (DESY) din Hamburg.
Printre aceste detectări a fost un foton suspectat de înaltă energie la 18 teraelectroni volți (TeV) - de patru ori mai mare decât orice explozie de raze gamma văzută înainte și mai energetic decât cele mai înalte energii realizabile de Large Hadron Collider. Un astfel de foton de înaltă energie ar fi trebuit să se piardă în drum spre Pământ, absorbit de interacțiunile cu lumina de fundal a universului.
Deci cum a ajuns aici? unu posibilitate este că, în urma exploziei de raze gamma, un foton de înaltă energie a fost transformat într-o particulă asemănătoare axionului. Axions sunt presupuse particule uşoare care poate explica materia întunecată; Se crede că particulele asemănătoare axionilor sunt puțin mai puternice. Fotonii de înaltă energie ar putea fi transformate în astfel de particule de câmpuri magnetice puternice, cum ar fi cele din jurul unei stele care implodă. Particula asemănătoare axionului ar călători apoi prin vastitatea spațiului nestingherită. Pe măsură ce a ajuns în galaxia noastră, câmpurile magnetice l-au transformat înapoi într-un foton, care și-ar fi făcut apoi drum spre Pământ.
În săptămâna următoare detectării inițiale, mai multe echipe de astrofizicieni a sugerat acest mecanism în lucrări încărcate pe site-ul de preprint științific arxiv.org. „Ar fi o descoperire foarte incredibilă”, a spus Giorgio Galanti, astrofizician la Institutul Național de Astrofizică (INAF) din Italia, care a fost coautor al unuia dintre studii. prima dintre aceste lucrări.
Totuși, alți cercetători se întreabă dacă detectarea LHAASO ar putea fi un caz de identitate greșită. Poate că fotonul de înaltă energie a venit din altă parte, iar ora de sosire potrivită a fost pur și simplu o coincidență. „Sunt foarte sceptic”, a spus Milena Crnogorčević, astrofizician la Universitatea din Maryland. „În prezent, înclin să fie un eveniment de fundal.” (Pentru a complica și mai mult lucrurile, un observator rusesc raportate o lovitură de un foton de 251 TeV cu energie și mai mare venit din explozie. Dar „Juriul încă nu este” în acest sens, a spus Racusin, cercetător adjunct al proiectului pe telescopul Fermi. „Sunt puțin sceptic.”
Până acum, echipa LHAASO nu a publicat rezultatele detaliate ale observațiilor lor. Burns, care coordonează o colaborare globală pentru a studia BOAT, speră să o facă. „Sunt foarte curios să văd ce au”, a spus el. Dar înțelege de ce poate fi justificat un anumit grad de precauție. „Dacă aș sta pe date care ar avea chiar și câteva procente de șanse să fie o dovadă definitorie a materiei întunecate, aș fi extraordinar de precaut în acest moment”, a spus Burns. Dacă fotonul poate fi legat de BOAT, „foarte probabil ar fi o dovadă a unei noi fizici și, eventual, materie întunecată”, a spus Crnogorčević. Echipa LHAASO nu a răspuns la o solicitare de comentarii.
Chiar și fără datele LHAASO, cantitatea mare de lumină văzută de la eveniment ar putea permite oamenilor de știință să răspundă la unele dintre cele mai mari întrebări despre exploziile de raze gamma, inclusiv puzzle-uri majore despre jetul în sine. „Cum este lansat avionul? Ce se întâmplă în jet în timp ce acesta se propagă în spațiu?” a spus Tyler Parsotan, un astrofizician la Goddard. „Acestea sunt întrebări foarte mari.”
Alți astrofizicieni speră să folosească BOAT pentru a afla de ce numai unele stele produc explozii de raze gamma în timp ce devin supernove. „Acesta este unul dintre marile mistere”, a spus Yvette Cendes, astronom la Centrul Harvard-Smithsonian pentru Astrofizică. „Trebuie să fie o stea foarte masivă. O galaxie ca a noastră va produce poate la fiecare milion de ani o explozie de raze gamma. De ce o populație atât de rară face explozii de raze gamma?”
Dacă exploziile de raze gamma au ca rezultat o gaură neagră sau o stea neutronică în miezul stelei prăbușite este, de asemenea, o întrebare deschisă. O analiză preliminară a BARCĂ sugerează că prima s-a întâmplat în acest caz. „Există atât de multă energie în jet, încât practic trebuie să fie o gaură neagră”, a spus Burns.
Cert este că acesta este un incident cosmic care nu va fi eclipsat pentru multe, multe vieți. „Vom fi cu toții morți de mult înainte de a avea șansa să facem asta din nou”, a spus Burns.
