7 Minutės
Astronomai užfiksavo ilgiausią iki šiol registruotą gama spindulių pliūpsnį — mįslingą sprogimą, kuris truko beveik septynias valandas ir kelia iššūkį esamoms teorijoms apie šiuos ekstremalius kosminius reiškinius. Pliūpsnis, kataloguotas kaip GRB 250702B, pirmą kartą buvo užfiksuotas palydovinėmis sensorių sistemomis 2025 m. liepos 2 d., o vėliau stebėtas koordinuoto žemės ir kosminių observatorijų tinklo.
Kuo GRB 250702B buvo neįprastas?
Gama spindulių pliūpsniai (GRB) paprastai yra trumpi ir intensyvūs — blyksniai gama spindulių, trunkantys nuo kelių sekundžių iki kelių minučių, dažniausiai susiję su masyvių žvaigždžių žlugimu arba kompaktiškų objektų susijungimu. GRB 250702B nenutolo nuo šio apibrėžimo tik smulkmeniškai: vietoj trumpalaikio blyksnio detektoriai užfiksavo pasikartojančią gama aktyvumą, besitęsusią maždaug septynias valandas — žymiai ilgiau nei įprastai ir tai tapo nauju stebimųjų rekordu.
Tokios ilgos trukmės signalas suteikė mokslininkams netikėtą pranašumą: turėjo daugiau laiko nukreipti didelius žemėje esančius teleskopus į blėstantį pošviesį (afterglow) ir išsamiau ištirti pliūpsnio šeimininko aplinką. Sekimas parodė, kad šis įvykis kilo iš tolimos, masyvios, dulkių gausiai apgaubtos galaktikos, kuri slopino didžiąją dalį matomos šviesos ir todėl pliūpsnis buvo prieinamas daugiausia infraraudonųjų ir aukštos energijos diapazonuose.
Jonathan Carney, pagrindinis tyrimo autorius ir doktorantas fizikos ir astronomijos srityje UNC-Chapel Hill universitete, teigė: "Tai ilgiausias gama spindulių pliūpsnis, kurį iki šiol stebėjo žmonija — toks ilgas, kad jis netelpa į mūsų dabartinius modelius, aiškinančius, kas sukelia GRB." Ši frazė atspindi tiek nustebimą, tiek tyrimo svarbą: ilgai trunkantis pliūpsnis atveria naujas stebėjimo ir interpretavimo galimybes gama astronomijoje.
Kaip astronomai sekė įvykį
Po pradinio perspėjimo iš orbitinių gama detektorių įsijungė tarptautinė stebėjimų kampanija. Komandos sujungė duomenis iš didelių JAV žemės observatorijų su aukštos raiškos vaizdais iš Europos Pietų Observatorijos "Very Large Telescope" ir NASA Hubble kosminio teleskopo, taip pat pridėtos rentgeno (X-ray) stebėjimų iš kosminių teleskopų. Toks daugiajuosčio (multiwavelength) priėjimas leido mokslininkams palyginti skirtingų bangų ilgių signalus, identifikuoti pošviesį ir susieti signalą su dulkių gausiai uždengta, žvaigždžių turtinga galaktika, esančia milijardus šviesmečių nuo mūsų.
Kairėje: žvaigždžių laukas aplink GRB 250702B šeimininko galaktiką — ilgiausią astronomų stebėtą gama spindulių pliūpsnį. Dešinėje: artimas šeimininko galaktikos vaizdas, gautas naudojant Gemini North teleskopą. Tai daugiau nei dviejų valandų stebėjimo rezultatas, tačiau galaktika atrodo labai blanki dėl didelių dulkių kiekių, supančių ją.
Stebėjimų derinys — nuo gama spindulių iki infraraudonųjų ir rentgeno diapazonų — buvo lemiamas norint nustatyti tiek paties pliūpsnio energijos atsiradimo mechanizmus, tiek jo ryšį su aplinka. Daugiajuostis požiūris padėjo apibrėžti pošviesio evoliuciją, spektrines savybes ir leido nustatyti, kad signalas sklido pro dulkių sluoksnius, kurie slopino regimąją šviesą.
Galimi kilmės scenarijai — kodėl nė vienas netinka pilnai
Tyrėjų grupė svarstė kelis fizinius scenarijus, galinčius generuoti tokį ilgai trunkantį gama signalą. Kandidatai apima ypatingai masyvios žvaigždės kolapsą su pratęstu centrinio variklio (engine) aktyvumu, egzotinių žvaigždžių liekanų — pavyzdžiui, helio žvaigždžių arba labai magnetizuotų neutroninių žvaigždžių — susijungimą, arba žvaigždės išardymą dėl supermasyvaus juodojo skylės (tidal disruption event, TDE). Kiekviena iš šių hipotezių turi privalumų ir trūkumų, palyginus su stebėtu laiku, spektru ir tuo, kad šeimininko galaktika yra dulkėta bei žvaigždžių turtinga.
Vienas iš ryškiausių atradimų — sprogimas išmetė siaurą reliatyvistinį (relativistic) jetą, nukreiptą į Žemę, kurio medžiaga judėjo bent 99 % šviesos greičio. Šis siauras vienkartinis srautas, regis, prasiveržė per tankius dulkių sluoksnius ir sukėlė aukštos energijos emisiją, tuo tarpu dauguma matomos šviesos liko užslinkusi. "Mes neesame tikri, kas sukėlė šį rekordinį įvykį," sakė Igor Andreoni, bendraautorius ir UNC-Chapel Hill fizikos bei astronomijos lektorius. "Žinome, kad tai įvyko milijardus šviesmečių nutolusioje, sudėtingoje galaktikoje. Mūsų duomenys rodo, kad energingas procesas paleido siaurą medžiagos juostą mūsų kryptimi, kuri keliavo bent 99 % šviesos greičio, pramušdama storus kosminių dulkių sluoksnius."
Dėl to, kad šeimininko galaktika yra ypač dulkėta ir silpna matomame diapazone, infraraudonųjų ir rentgeno stebėjimai pasirodė esantys kritiniai. Tokios kombinacijos dėka astronomai galėjo analizuoti tiek tiesioginę gama emisiją, tiek ilgiau trunkantį pošviesį, kas leido gauti užuominų apie pliūpsnio energiją, jėgos srautų (jet) struktūrą ir aplinkinę terpę — pavyzdžiui, apie tankio pasiskirstymą ir dulkių sudėtį.
Kodėl tai svarbu gama spindulių astronomijai
GRB 250702B verčia teorikus peržiūrėti centrinio variklio modelius — tai kompaktiški, itin tankūs branduoliai, kurie varo GRB. Neįprastai ilga trukmė nurodo arba išskirtinai ilgai veikiantį variklį, arba pakartotinę juostos (jet) reaktivaciją — mechanizmus, kurių tradicinės trumpųjų ir ilgųjų GRB klasifikacijos pilnai neapima. Tokie anomalūs atvejai yra ypač vertingi: jie leidžia išbandyti ekstremalios fizikos ribas, kai materija įgauna reliatyvistines greičio dalis, tankiai gali viršyti atominių branduolių tankį, o gravitacija ryškiai išlenkia erdvėlaikį.
Be fundamentinės fizikos įžvalgų, GRB stebėjimai turi kosmologinę reikšmę. Šie pliūpsniai disperguoja sunkesnius elementus, susidariusius žvaigždžių termobranduolinėse krosnyse, per galaktikas ir taip prisideda prie Visatos cheminės evoliucijos. Todėl supratimas, kaip skirtingos GRB kilmės generuoja skirtingą energetiką ir medžiagos paskirstymą, svarbus platesnei astrofizikos sričiai, ypač starų evoliucijos ir galaktikų cheminės sudėties tyrimams.
Praktiniu požiūriu GRB 250702B taps etalonu: ateityje užfiksuoti pliūpsniai su panašiomis trukmėmis bus lyginami su jo daugiajuosčiu (multiwavelength) „piršto atspaudu“, kad būtų galima nustatyti, ar tai nauja sprogimų klasė, ar retenybė jau žinomų reiškinių spektre. Tokius palyginimus supaprastins sisteminės archyvavimo priemonės ir tarptautinių duomenų mainų tinklai, leidžiantys greitai identifikuoti panašias savybes ir statistiškai vertinti išskirtinių atvejų reikšmę.
Ekspertų įžvalgos
"Tokie įvykiai kaip GRB 250702B yra tiek erzinantys, tiek įkvepiantys," sako Dr. Lena Morales, astrofizikė, nedalyvavusi šiame tyrime. "Jie atskleidžia spragas mūsų teoriniame karkase, bet kartu suteikia turtingas duomenų bazes naujiems modeliams išbandyti. Būtent daugiajuoscis požiūris — nuo gama spindulių iki infraraudonųjų ir rentgeno diapazonų — yra tai, ko mums reikia, kad rekonstruotume variklį ir aplinkos sąlygas."
Tolimesnė analizė tęsis: komandos planuoja tikslinti pliūpsnio parametrus, apibrėžti jo spektrinę evoliuciją ir sistemingai atmesti arba patvirtinti tam tikras kilmės hipotezes. Kartu, didėjant observatorijų jautrumui ir tarptautiniam koordinavimui, astronomai tikisi aptikti daugiau netipinių trumpalaikių reiškinių (transient), iš kurių kai kurie galbūt pagaliau paaiškins, kaip tiksliai vyko GRB 250702B.
GRB tyrimai ir toliau lieka svarbia mokslo sritimi, kuri sujungia teorinę astrofiziką, didelio našumo stebėjimus ir pažangias duomenų analizės metodikas. Įvykiai, kurie išsiskiria savo trukme ar spektrinėmis savybėmis, skatina technologinį progresą — nuo greitesnių perspėjimo sistemų iki jautresnių infraraudonųjų ir rentgeno detektorių — ir taip plečia mūsų galimybes suprasti Visatą. Galiausiai, GRB 250702B primena, kad Visata vis dar pilna netikėtumų, o kiekvienas naujas stebėjimas gali atverti kelią fundamentinėms pažangoms gama astronomijoje.
Šaltinis: scitechdaily
Palikite komentarą