Епична космическа експлозия, открита чрез по-бързи от светлината частици

Телескоп от чиния, през нощта, под каскада от ярко синя радиация.

Специализирани телескопи - подобниH.E.S.S.в Намибия иМАГИЯна Канарските острови - открийте синкавотоЧеренковска светлинав земната атмосфера, генерирана от по-бързи от светлината частици, причинени от космически гама лъчи. Изображение чрезDESYНаучно -комуникационна лаборатория.


На 14 януари 2019 г. две космически обсерватории на НАСА -СуифтиФерми-открива изблик на гама лъчи от източник на милиарди светлинни години от нас. Това не е необичайно само по себе си; тези космически телескопи откриват гама лъчи около веднъж дневно, като рутинно изпращат автоматични сигнали до други обсерватории за гама лъчи по света. Но този взрив - означен с GRB 190114C - беше различен. Той стана най -мощният, засега открит от специализиран телескоп на повърхността на Земята, където учените регистрираха най -високите енергийни гама лъчи, измерени някога от изблик на гама лъчи, достигайки около 100 милиарда пъти повече енергия от видимата светлина. TheМАГИЯтелескоп на Канарските острови успя да посочи района на произход толкова бързо, че започна да наблюдава събитието само в рамките на 57 секунди от космическите наблюдения. Нейните учени представиха своите наблюдения миналата седмица (20 ноември 2019 г.) в две независими проучвания врецензиранвестникПриродата.

В същия брой наПриродата, учените представиха проучване на по -ранен гама -изблик - с етикет GRB 180720B - не толкова силен, но също така открит на земята чрезH.E.S.S.телескоп в Намибия на 20 юли 2018 г.Прочетете преглед на тритеПриродатаучи тук.


Тези две наземни откривания-от януари 2019 г. и юли 2018 г.-са първите засичания на гама-изблици с наземни гама-телескопи. Те идват след много години на опити да уловят подобни събития.

Силата на тези космически експлозии е изумителна. Но откриването им също е завладяващо. Наземният H.E.S.S. и телескопите MAGIC не откриха директно гама лъчите. Те откриха ефекта си върху земната атмосфера чрез по-бързи от светлината частици, известни катоЧеренков радиация. Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY) - национален изследователски център в Германия, който управлява ускорители на частици и който също играе роля в работата както на H.E.S.S. и MAGIC - обяснено в aизявление:

Когато енергичен космически гама лъч удари земната атмосфера, той разбива молекули и атоми. Този процес създава лавина от частици, наречени въздушен душ. Душовите частици са толкова енергични, че се движат по -бързо във въздуха от светлината - макар и не по -бързо от светлината във вакуум, който според теорията на относителността на Алберт Айнщайн еабсолютна горна граница на скоростта. Резултатът е синкаво сияние, един вид оптичен аналог на свръхзвуковия взрив. Тази черенковска светлина, кръстена на нейнатаоткривател, могат да бъдат наблюдавани от Черенков телескопи като тези на H.E.S.S. и обсерваториите MAGIC ...

Налични са лунни календари за ForVM 2020! Правят страхотни подаръци. Поръчай сега. Върви бързо!




Две светли петна на тъмен фон, едното намеква за спираловидна форма с малък зелен пръстен в нея.

Космическият телескоп Хъбъл улавя избледняващото следсветляване на GRB 190114C и домашната му галактика на 11 февруари и 12 март 2019 г. Разликата между тези изображения разкрива слабо, краткотрайно сияние (център на зеления кръг), разположено на около 800 светлинни години от ядрото на галактиката. Сините цветове отвъд ядрото сигнализират за наличието на горещи млади звезди, което показва, че това е спирална галактика, донякъде подобна на нашата. Източникът на взрива се намира на около 4,5 милиарда светлинни години в посока към съзвездието Форнакс. Изображение чрез NASA/ESA/V. Acciari et al./ICRAR.

Гама-изблици-наречени GRBот учени - са внезапни, кратки изблици на гама -лъчение от космоса. Те бяха открити случайно в края на 60 -те години от сателити, използвани за наблюдение на спазването на забраната за ядрени изпитания на Земята. Смята се, че тези изблици произхождат от сблъскващи се неутронни звезди или експлозии на свръхнови. Дейвид Берг, ръководител на гама-астрономията в DESY, каза:

Изблиците на гама-лъчи са най-мощните експлозии, известни във Вселената и обикновено освобождават повече енергия само за няколко секунди от нашето слънце през целия му живот-те могат да блестят през почти цялата видима вселена.

От 60-те години на миналия век астрономите изучават гама-изблици със спътници. Земната атмосфера абсорбира гама лъчи; Земните телескопи не могат да откриват космическите гама лъчи директно. Телескопи като H.E.S.S. и MAGIC са проектирани да откриват слабо синьо сияние в атмосферата - черенковска светлина - предизвикано от космически гама лъчи.


Откриването на тези два скорошни изблика на гама лъчи от тези наземни обсерватории беше кулминация на дългогодишни усилия на астрономите.

Диаграма на огромно количество радиация, идваща от черна дупка с анотирани характеристики.

Вижте по -големи. | Какво представляват гама лъчите? Те са космически експлозии, с радиация до трилион пъти повече от енергията на видимата светлина. Тази илюстрация показва настройката за най-често срещания тип гама лъчи. Ядрото на масивна звезда (вляво) се е срутило и е образувало черна дупка. Този „двигател“ задвижва струя от частици, която се движи през падащата звезда и навън в космоса с почти скоростта на светлината. Бързото излъчване, което обикновено продължава минута или по-малко, може да възникне от взаимодействието на струята с газ в близост до новородената черна дупка и от сблъсъци между обвивки от бързо движещ се газ в струята (вътрешни ударни вълни). Излъчването на последващо светене възниква, когато предният ръб на струята помете околностите си (създавайки външна ударна вълна) и излъчва радиация в целия спектър за известно време - месеци до години, в случай на радио и видима светлина, и много часове при най-високите досега наблюдавани енергии на гама-лъчи. Те далеч надхвърлят 100 милиарда електронволта (GeV) за две скорошни GRB. Изображение чрез Центъра за космически полети Goddard на НАСА/ICRAR.

Една от причините, поради които резултатът може да бъде постигнат, е, че когато космическите обсерватории открият изблик на гама лъчи, те бързо алармират цялата общност за наблюдение. В случай на бюст от гама лъчи през януари 2019 г., повече от 20 различни телескопа успяха да получат по -задълбочен поглед върху източника на взрива. DESY каза:

Това позволи на [тях] да определят детайлите на физическия механизъм, отговорен за емисиите с най-висока енергия, както е описано във втория документ, ръководен от сътрудничеството на MAGIC. Последващи наблюдения поставят GRB 190114C на разстояние повече от четири милиарда светлинни години. Това означава, че светлината му е пътувала повече от четири милиарда години до нас, или около една трета от сегашната възраст на Вселената.


GRB 180720B, на разстояние от шест милиарда светлинни години дори по -далеч, все още може да бъде открит в гама лъчи при енергии между 100 и 440 милиарда електронволта дълго след първоначалния взрив.

Теоретикът на DESY Андрю Тейлър, който допринесе за H.E.S.S. анализ, коментира:

Откриването дойде доста неочаквано, тъй като гама-излъчванията бързо избледняват, оставяйки след себе си последващо сияние, което може да се види от часове до дни на много дължини на вълните от радио до рентгенови лъчи, но никога не е било открито в много високоенергийни гама-лъчи преди.

Този успех се дължи и на подобрена стратегия за проследяване, в която също се концентрираме върху наблюдения в по-късни моменти след действителния колапс на звездата.

Прочетете повече за тези скорошни изблици на гама лъчи чрез DESY

Прочетете повече за тези скорошни изблици на гама лъчи чрез ICRAR

Светещ пръстен в небето с дълги, ярки струи, излизащи над силуетната обсерватория.

Концепцията на художника за избухването на гама лъчи на 14 януари 2019 г., уловена от обсерваторията MAGIC на Канарските острови. Изображение чрез Superbossa.com/C. Риги/ICRAR.

В крайна сметка: На 14 януари 2019 г. космическите обсерватории откриха силен взрив в галактика на милиарди светлинни години от нас. GRB 190114C стана най-яркият източник на високоенергийни космически гама лъчи, виждани досега. Телескопът MAGIC на Канарските острови успя да го открие чрез по-бърза от светлината черенковска радиация, каскадираща през земната атмосфера. Това наблюдение - съчетано с подобно наблюдение на друг гама -изблик, GRB 180720B, от юли 2018 г. - бяха успешната кулминация на дългогодишните усилия на астрономите.

Източник: Екстремни емисии, наблюдавани от гама-изблици

Чрез DESY

Чрез ICRAR