21 listopada 2001 roku włosko-holenderski satelita Beppo-SAX zarejestrował silny błysk gamma w gwiazdozbiorze Kameleona. Natychmiast po tym wydarzeniu zespół współkierowany przez Krzysztofa Stanka, polskiego astronoma pracującego w Harvard Smithsonian Center for Astrophysics w USA, skierował tam swój teleskop.

Błyski gamma (GRB – Gamma-Ray Bursts) to najpotężniejsze znane eksplozje we Wszechświecie. Zostały odkryte w latach 60-tych XX wieku przez Ministerstwo Obrony Stanów Zjednoczonych, które przy pomocy satelitów próbowało wykryć radzieckie testy broni nuklearnej. Ich istnienie było przez więc przez lata wojskową tajemnicą.

Po pewnym czasie, po ujawnieniu danych, tajemnicą zajęli się astronomowie. Jednak mimo kolejnych badań jedna rzecz wciąż pozostawała niejasna i dyskusyjna: pochodzenie błysków gamma.

Jedna z teorii pochodzenia błysków głosiła, iż ich źródłem są eksplodujące supernowe. Teraz teoria ta została poparta wynikami obserwacyjnymi. Międzynarodowy zespół astronomów przy użyciu teleskopów naziemnych (w tym polskiego teleskopu w Chile) oraz Kosmicznego Teleskopu Hubble’a odkrył supernową ukrytą za potężną poświatą błysku gamma.

Obecność eksplodującej gwiazdy oznaczonej jako SN 2001ke, jest jak dotąd najlepszym argumentem za tym, że GRB powstają w wyniku śmierci masywnych gwiazd.

Już po 10 godzinach od dostrzeżenia błysku oznaczonego GRB 011121 zespół Krzysztofa Stanka i Petera Garnavicha z Uniwersytetu w Notre Dame poszukiwał widocznych śladów błysku przy pomocy 1,3-metrowego polskiego teleskopu w amerykańskim obserwatorium astronomicznym Las Campanas w Chile. Obserwatorium to, należące do prywatnej fundacji Carnegie Institution of Washington, położone jest około 600 km na północ od Santiago, na wysokości 2400 m n.p.m. na południowym krańcu Pustyni Atacama – miejscu znanym z najlepszego w świecie klimatu do prowadzenia obserwacji astronomicznych. Astronomowie dostrzegli gwałtownie słabnącą poświatę zjawiska.

Po tym fakcie wykonano obserwacje spektroskopowe przy pomocy 6,5-metrowego teleskopu Magellan Walter Baade. Stwierdzono, że źródłem błysku była galaktyka odległa od nas o 6 miliardów lat świetlnych.

Musieliśmy szybko i precyzyjnie zlokalizować błysk, kiedy jeszcze optyczna poświata była widoczna” – powiedział Peter Garnavich. – “Później monitorowaliśmy błysk wizualnie i spektroskopowo szukając jego źródeł. Wiedzieliśmy, że jeśli błyski pochodzą od supernowych, mielibyśmy szansę dostrzec światło supernowej gdy poświata błysku przygaśnie“.

Po tygodniu od błysku, kiedy optyczna emisja poświaty GRB osłabła, Magellan i Kosmiczny Teleskop Hubble’a nadal obserwowały galaktykę, która była źródłem błysku. Cierpliwość i uwaga zostały nagrodzone.

Astronomowie zaobserwowali krótkotrwały błysk obserwowalny w świetle widzialnym oraz wrzecionowaty obłok materii. Analiza spektralna tych dwóch zjawisk niemal jednoznacznie wskazuje, że źródłem błysku gamma była supernowa.

Supernowa była bardziej niebieska i słabła szybciej, niż inne porównywalne eksplozje tego typu.

Polowanie na źródło błysków gamma przypominało historię kryminalną, conajmniej tak wyzywającą jak te z którymi zmagał się słynny porucznik Colombo. Przeszył nas dreszcz gdy okazało się, że złapaliśmy supernową na gorącym uczynku” – powiedział Krzysztof Stanek. – “Co więcej, własności supernowej pozwalają nam przypuszczać, że różnorodne gwiezdne eksplozje są w stanie wytwarzać błyski gamma“.

Artystyczna wizja błysku gamma. Gdy jądro masywnej gwiazdy się zapada, formuje szybko wirującą czarną dziurę (mały punkt w centrum) otoczoną przez pierścień gęstej materii. Interakcja pomiędzy pierścieniem i czarną dziurą zasila dwa wąskie, niezwykle energetyczne dżety. Wystrzeliwują one z gwiazdy i najpierw promieniują w zakresie fal gamma, później rentgenowskich, optycznych i w końcu radiowych.

Zdaniem części naukowców, błyski gamma mogą również powstawać przy zderzeniach gwiazd neutronowych lub czarnych dziur, jednak opisywane odkrycie pozwala stwierdzić, że przynajmniej część tych zjawisk powstaje w wyniku śmierci gwiazdy conajmniej osiem razy masywniejszej od Słońca.

W odkryciu brał jeszcze udział także drugi Polak, Łukasz Wyrzykowski z Obserwatorium Uniwersytetu Warszawskiego.

Autor

Marcin Marszałek