W najnowszym numerze Nature, naukowcy donoszą, że przyjrzeli się sercu błysku gamma – najpotężniejszej eksplozji we Wszechświecie. Za pomocą automatycznego teleskopu PAIRITEL (Peters Automated Infrared Imaging Telescope), wykryli promieniowanie podczerwone towarzyszące wybuchowi gamma.

To pierwszy przypadek, kiedy ktoś zaobserwował promieniowanie podczerwone równoczesne z wybuchem gamma” – mówi Cullen Blake z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. – “Dopasowaliśmy kawałek układanki, chociaż wcześniej nikt nie wiedział, że go brakuje“.

Kluczowym elementem dla powodzenia obserwacji była zdolność do szybkiego, automatycznego skierowania teleskopu na interesujący astronomów punkt. PAIRITEL skierował swój wzrok na błysk w kilka minut po tym jak satelita Integral ogłosił jego wykrycie. Dzięki tak szubkiej reakcji, astronomowie mogli dostrzec promieniowanie podczerwone pochodzące od miejsca eksplozji.

Błyski gamma są badane od 35 lat i wydawało się, że to tylko źródła promieniowania gamma i rentgenowskiego” – mówi Joshua Bloom, który stworzył system PAIRTEL. “Nasze dane oferują bardziej złożony obraz – cokolwiek jest źródłem błysków gamma, może to również produkować światło widzialne i podczerwone“.

Historia błysku

19 grudnia 2004 roku, satelita Integral wykrył błysk gamma w gwiazdozbiorze Kasjopei, i przekazał współrzędne astronomom na całym świecie poprzez system alarmowy. Błysk również zaobserwował satelita Swift (to był trzeci w historii jego działalności). Teleskop PAIRITEL otrzymał informacje kilka minut po eksplozji i natychmiast rozpoczął obserwacje. Wiadomo było, że błysk jest gdzieś w polu widzenia teleskopu, ale dokładne współrzędne nie były znane.

Byłem w kinie, gdy dostałem informację, że miał miejsce błysk” – mówi Blake. “Gdy tylko dotarłem do domu, zacząłem porównywać nowe zdjęcia ze starymi i wkrótce zorientowałem się, że mamy do czynienia z czymś ciekawym“.

Zdjęcia pokazywały nowy punkt świetlny, którego nie było na zdjęciach archiwalnych. Blake i Bloom powiadomili innych astronomów, którzy również skierowali teleskopy w to miejsce.

Co ciekawe, nowe źródło światła migało podczas pierwszych kilku minut obserwacji, gdy miał miejsce wybuch. Porównanie współrzędnych błysku i źródła podczerwonego wykazało, że oba pochodzą z tego samego źródła, z eksplodującej gwiazdy o masie około 15 mas Słońca.

Jak przebiega błysk gamma

Uważa się, że do błysku gamma dochodzi, gdy masywna gwiazda zużywa swoje paliwo i zapada się w czarną dziurę. W pobliżu czarnej dziury powstają strugi materii które są wyrzucane z prędkościami bliskimi prędkości światła. Te dżety składają się z wiatrów, które oddziałują na siebie i zderzają się, prowadząc do powstania fali uderzeniowej i emitując promieniowanie gamma i rentgenowskie. Jeżeli zajdą odpowiednie warunki, fala uderzeniowa może się stać źródłem promieniowania podczerwonego.

Kilka godzin po błysku, PAIRITEL wykrył również tradycyjną poświatę podczerwoną, która powstaje gdy dżet uderza w materię otaczająca eksplodującą gwiazdę. Na podstawie takich poświat astronomowie badają bezpośrednie sąsiedztwo miejsca, gdzie miał miejsce wybuch gamma.

Automatyczny teleskop PAIRITEL

PAIRITEL znajduje się w Obserwatorium im. Freda L. Whipple na górze Mt. Hopkins w Arizonie. To pierwszy automatyczny teleskop podczerwony w Ameryce Północnej, zaprojektowany by badać krótkotrwałe zjawiska astronomiczne. Teleskop był przez parę lat wykorzystywany w przeglądzie nieba 2MASS, a następnie został odnowiony, tak że teraz może działać niezależnie. To największy automatyczny teleskop podczerwony na świecie i jedyny na półkuli północnej.

Jednym z ważnych zadań PAIRITEL jest badanie środowiska błysku gamma poprzez obserwacje krzywej światła. Celem jest określenie, jak zmienia się jasność błysku w czasie, na różnych długościach fali. PAIRTEL może wykonywać jednocześnie obserwacje na kilku długościach fali w zakresie podczerwonym.

PAIRITEL został dodatkowo tak zaprojektowany, by mógł rozróżniać błyski pochodzące z wczesnego etapu istnienia Wszechświata. Takie błyski są niezmiernie rzadkie, ale ich waga jest ogromna, gdyż pozwalają astronomom badać gaz i protogalaktyki, które istniały w czasie, gdy formowały się pierwsze gwiazdy. Jak zauważa Bloom “szukanie igieł w stogu siana, ot, co w zasadzie robimy co noc, a ta igła jest szczególnie niezwykła“.

Przy odrobinie szczęścia PAIRITEL może odkryć więcej niezwykłych błysków, takich jak ten z 19 grudnia. “To był bardzo specjalny błysk – jeden z najjaśniejszych i najdłuższych jakie kiedykolwiek widzieliśmy. Nie wiemy ile jeszcze takich napotkamy podczas pracy Swifta, ale będziemy przygotowani na wszystkie!” – kończy Blake.

Autor

Anna Marszałek