9. oktobra so astronomi z Zemlje opazovali izbruh žarkov gama, kakršnega ne pomnijo. Kozmično eksplozijo je povzročila umirajoča masivna zvezda. Kljub temu da se je zgodila dve milijardi svetlobnih let stran, je bila tako močna, da je začasno celo zaslepila instrumente na Zemlji in vplivala na atmosfero našega planeta. Da je to vpliv, "vreden premisleka", pravi astronom dr. Jure Japelj, ki je za N1 razložil, kaj se je zgodilo.
9. oktobra je nebo razsvetlil neverjetno svetel izbruh žarkov gama. Izbruh, kakršnega astronomi ne pomnijo, so označili z imenom GRB 221009A (GRB – gamma ray burst, izbruh žarkov gama). Zgodil se je v galaksiji, oddaljeni približno dve milijardi svetlobnih let, kar je za takšne izbruhe razmeroma blizu nas. GRB 221009A je bil tako intenziven, da je začasno zaslepil več občutljivih detektorjev žarkov gama v vesolju. Podrobnosti nam je razložil astronom dr. Jure Japelj, avtor članka o tem dogodku na astronomskem portalu Sky & Telescope.
Kakšno eksplozijo ste 9. oktobra opazovali astronomi? Kaj se je pravzaprav zgodilo?
Govorimo o posebni vrsti kozmičnih eksplozij: izbruhih sevanja gama. Takšna eksplozija je zadnji krik umirajoče masivne zvezde. V jedrih zvezd potekajo jedrske reakcije. Produkti reakcij ustvarjajo potreben tlak, ki preprečuje zvezdi, da bi se zaradi gravitacije sesedla. Zvezde z veliko večjo maso od Sonca hitro pokurijo gorivo v svojih jedrih. Takrat se jedro sesede, zunanje plasti zvezde pa eksplozivno odpihne v vesolje. Če se zvezda pri tem zelo hitro vrti, ob eksploziji nastaneta tudi dva nasprotno usmerjena ozka curka snovi. Curka potujeta s hitrostjo, ki je zelo blizu hitrosti svetlobe. V curku nastane sevanje gama, ki potuje v smeri curka. Če je curek obrnjen proti nam, sevanje vidimo kot izbruh. Izbruhi sevanja gama običajno trajajo nekaj minut.
Izbruhu običajno sledi zasij, to je bolj dolgoživa svetloba, ki zajema celoten spekter svetlobe od gama sevanja do radijskih valov. Zasij v primeru svetlih izbruhov lahko opazujemo več mesecev, preden postane pretemen za naše teleskope.
Kaj so to gama žarki?
Sevanje gama je svetloba z zelo visoko energijo (ali zelo visoko frekvenco). Svetloba ni samo vidna, torej tista, ki jo zaznavajo naše oči. Vidna svetloba je le majhen del tako imenovanega elektromagnetnega spektra. Iz praktičnih razlogov smo različnim delom spektra dali različna imena. Če gremo od najnižje do najvišje frekvence, govorimo o radijskih valovih, infrardeči svetlobi, vidni svetlobi, ultravijolični svetlobi, rentgenskem sevanju in sevanju gama.
Zakaj je ta eksplozija tako posebna in tako svetla? Astronomi so jo poimenovali “the BOAT” (ang. the brightest of all time), torej “najsvetlejša vseh časov”?
Ta izbruh je najsvetlejši, kar smo jih detektirali doslej. Bil je tako svetel, da je za trenutek zasičil detektorje gama sevanja. Izbruh je izseval tudi foton z najvišjo energijo (skoraj 20 tera elektronvoltov), kar smo jih do sedaj detektirali v povezavi z izbruhi. Tudi zasij izbruha je izjemno svetel.
Izjemno svetla izbruh in zasij sta pomembna zaradi kakovosti podatkov, ki jih bodo znanstveniki pridobili. Dobri podatki omogočajo testiranje različnih modelov. Na primer, po eksploziji masivne zvezde od jedra ostane nevtronska zvezda ali črna luknja. Ni jasno, kaj nastane, če eksplozijo spremlja tudi izbruh sevanja gama (le majhen delež vseh masivnih zvezd spremlja izbruh). Mogoče nam bo v tem primeru to vprašanje uspelo rešiti. Pomemben je tudi foton z najvišjo energijo. Visokoenergijski fotoni so le redko detektirani, prinašajo pa pomembne informacije o fizikalnih procesih znotraj curkov. Izbruhi so pravzaprav eden najbolj ekstremnih fizikalnih laboratorijev v vesolju – takšnih pogojev ne moremo ustvariti na Zemlji.
V splošnem nekateri izbruhi izsevajo več svetlobe kot drugi, in ta je bil med najbolj energetičnimi, kar jih poznamo. Da pa je tako svetel, je razlog v relativno majhni oddaljenosti izbruha. Eksplozija je odjeknila v galaksiji, oddaljeni okoli dve milijardi svetlobnih let. Če obrnemo, je zvezda eksplodirala pred približno dvema milijardama let. A večina izbruhov, ki jih vidimo, je veliko bolj oddaljenih. Najbolj oddaljen izbruh do sedaj je eksplodiral pred več kot 13 milijardami let.
Eno svetlobno leto je razdalja, ki jo svetloba prepotuje v enem (zemeljskem) letu, to je približno 9,46 bilijona kilometrov. Naša galaksija je široka približno 100.000 svetlobnih let, najbližja druga galaksija (Andromedina galaksija) pa je oddaljena 2.360.000 svetlobnih let.
Kako ste ga astronomi zaznali in opazovali?
Sevanje gama ne pride do Zemljinega površja, saj nas pred njim ščiti atmosfera. Zato moramo za detekcijo iti v vesolje. Tam imamo več satelitov z detektorji sevanja gama, ki neprestano spremljajo vesolje. Če eden od instrumentov detektira izbruh, takoj sporoči dogodek astronomom na Zemlji, ki nato usmerijo različne teleskope v smer izbruha v želji, da bi opazovali zasij. Kot rečeno, zasij običajno lahko opazujemo preko celotnega spektra svetlobe. Astronomi so ga v tem primeru opazovali tako iz vesolja (rentgenska in ultravijolična svetloba) kot z Zemlje (vidna in radijska svetloba). Opazovanja še vedno potekajo.
Ali so take eksplozije pogoste?
Izbruhi so kar pogosti. V povprečju sateliti detektirajo en izbruh na dan. A večina izbruhov ni tako zanimiva. Predvsem imamo problem, ker le za majhno število izbruhov najdemo zasij. Brez zasija pa nimamo nekaterih bistvenih informacij o izbruhu, kot je razdalja.
Je eksplozija vplivala na Zemljo?
Zanimivo je, da je izbruh vplival na zgornjo plast Zemljine atmosfere. Močno gama in rentgensko sevanje je ioniziralo del ionosfere. Sprememba je vplivala na širjenje radijskih valov, kar opazimo z radijskimi postajami na Zemlji. Samo po sebi to ni nevarno, saj imajo Sončevi blišči podoben vpliv na atmosfero. Vseeno je vredno premisleka, da eksplozija, oddaljena dve milijardi svetlobnih let, lahko tako opazno vpliva na Zemljo.
Kaj bi bilo, če bi se taka eksplozija zgodila bliže Zemlji?
Če bi se ta izbruh pojavil bližje, bi bile lahko posledice precej hujše. Kaj bi se zgodilo, če bi bil izbruh oddaljen le nekaj sto svetlobnih let? Izbruh bi nas zadel z ogromnim številom kozmičnih delcev, številni bi dosegli površje Zemlje. Predvsem ljudje, ki bi živeli več kot 30 stopinj od ekvatorja, bi dobili smrtno (ali skoraj smrtno) količino sevanja. Izbruh bi uničil ozonsko plast, ki nas varuje pred ultravijoličnim sevanjem s Sonca. Ta svetloba bi bila sama po sebi uničujoča, obenem pa bi ustvarila tudi debelo plast ozona pri površju in s tem povzročila ledeno dobo. Če bi slučajno kaj življa na površju preživelo, bi za dokončno uničenje poskrbel izjemno kisel dež.
Slaba novica je, da takšne eksplozije ne moremo točno napovedati, prav tako ni veliko možnosti obrambe. Dobra novica je, da v bližini Zemlje ni nobene zvezde, ki bi v bližnji prihodnosti (recimo nekaj deset tisoč let) lahko eksplodirala kot izbruh sevanja gama. Mogoče še najboljša kandidatka je zvezda Eta Gredlja, ki je oddaljena 7500 svetlobnih let. Obenem ne smemo pozabiti, da eksplozija ni dovolj: tudi eden od curkov mora biti obrnjen proti Zemlji, zato je verjetnost, da nas bližnji izbruh zadene, še manjša. Tako da se nam izbruhov ni treba bati. V znanstveni literaturi so se pojavila ugibanja, da bi bil izbruh sevanja gama lahko odgovoren za masovno izumrtje, ki se je na Zemlji zgodilo pred 430 milijoni let. A dokazi za to so zgolj posredni in v resnici ne vemo, kaj je povzročilo izumiranje.
Spremljajte N1 na družbenih omrežjih Facebook, Instagram in Twitter.
Kakšno je tvoje mnenje o tem?
Sodeluj v razpravi ali preberi komentarje