Rozbłysk gamma (GRB, ang. gamma-ray burst) – pojawiający się na sferze niebieskiej nagły wzrost natężenia promieniowania gamma (γ) w niewielkim obszarze nieba, trwają od kilku milisekund aż do siedmiu godzin. Jest to najjaśniejsze źródło promieniowania elektromagnetycznego znane we wszechświecie.

Dziwne zjawisko

W Grudniu 2021 roku zaobserwowano rozbłysk gamma określony jako GRB 211211A, a dokonały tego kosmiczne teleskopy „Swift” i „Fermi”. Miał on miejsce w galaktyce oddalonej od Ziemi o około 1,13 miliarda lat świetlnych i trwał aż 53 sekundy, dlaczego to takie niezwykłe? Rozbłyski gamma zwykle związane są z wybuchami super masywnych gwiazd, mogą one także powstawać w wyniku kilonowej – łączenia się ze sobą dwóch czarnych dziur lub gwiazdy neutronowej i czarnej dziury. Rozbłyski gamma dzielą się na dwie grupy – długie i krótkie – te długie, które trwają od 2 sekund do 7 godzin, są skutkami wybuchów masywnych supernowych. Krótkie rozbłyski, trwające krócej niż 2 sekundy, wynikają z kilonowych. W obu przypadkach w powstaniu GRB uczestniczy czarna dziura, wokół niej tworzy się wirujący dysk akrecyjny, z którego pobiera ona materie przez magnetycznie naładowane dżety – strumienie plazmy, które później wyrzucają energię w postaci promieniowania gamma.

W miejscu GRB 211211A nie zaobserwowano jasnego wybuchu supernowej, a jedynie poświatę, której spektrum fal pasuje bardziej do kilonowej niż do wybuchu supermasywnej gwiazdy. Niemniej jednak czas trwania GRB 211211A zdecydowanie przekracza, typowy dla kilonowych, dwusekundowy rozbłysk gamma.

NASA, ESA, Rastinejad et al. (2022)

Miejsce wystąpienia GRB 211211A

Wytłumaczenie GRB 211211A

Początkowa teoria, autorstwa trójki chińskich astronomów została opublikowana w czasopiśmie „The Astrophysical Journal Letters”. Mówiła ona, że silne pole magnetyczne mogło spowolnić opadanie resztek gwiazdy neutronowej w głąb czarnej dziury, przedłużając rozbłysk gamma.

Teraz, naukowcy z Northwester University w Illinois, uważają że rozwiązali tę zagadkę. Dokonali tego przy pomocy zaawansowanej symulacji opisującej kilonową gwiazdy neutronowej i czarnej dziury. Symulacja ta była na tyle skomplikowana, że została podzielona na dwie części – pierwsza z nich opisuje połączenie gwiazdy neutronowej z czarną dziurą, a druga skupia się na samym rozbłysku gamma. Z symulacji wynika, że gdy gwiazda neutronowa zostaje rozerwana przez pływy czarnej dziury, z jej pozostałości powstaje wirujący dysk akrecyjny. Jeżeli pole magnetyczne wewnątrz dysku jest wystarczająco silne, powstaje krótki GRB. Natomiast, gdy owo pole jest słabe, rozbłysk może trwać znacznie dłużej i posiadać jasność podobną do tej zaobserwowanej przy GRB 211211A.

„Im silniejsze pole magnetyczne, tym krótsze jego istnienie. Słabe pole magnetyczne wytwarza słabsze dżety, które mogą zostać dłużej podtrzymane przez nowo powstałą czarną dziurę […]”

– mówi Ore Gotlieb, jeden z badaczy prowadzących projekt

NASA/JPL-Caltech

Artystyczna wizja dysku akrecyjnego wokół czarnej dziury.

Skutki odkrycia

Wiele długich GRB powstaje w znacznej odległości od nas, a światło supernowych i poświaty kilonowych są często zbyt słabe do wykrycia na takich dystansach. Odkrycie i wytłumaczenie GRB 211211A daje nowy pogląd na powstawanie długich GRB, a astronomowie muszą być bardziej ostrożni przy ocenianiu pochodzenia tych rozbłysków.