To był najsilniejszy rozbłysk gamma, jaki dotarł do nas z dalekiego kosmosu. Wiadomo już, co go wywołało

W tym artykule:

1. Tajemniczy wybuch supernowej
2. Zakłócenia w atmosferze
3. Dane z satelity
4. Zagrożona ozonosfera?

Anomalię na skalę planetarną badacze wykryli 9 października 2022 roku. Tamtego dnia wiele satelitów krążących w pobliżu Ziemi zarejestrowało niezwykle jasny i wyjątkowo długi rozbłysk gamma (ang. gamma-ray burst, GRB). Rozbłyski gamma to nagłe wzrosty natężenia promieniowania gamma, pojawiające się w jakiejś części nieba.

Obserwuje się je dość często, średnio raz na dobę. Jednak GRB z 2022 roku był absolutnie wyjątkowy. – Mierzymy rozbłyski gamma od lat 60. XX w. Ten był najmocniejszy – powiedział Pietro Ubertini z Narodowego Instytutu Astrofizyki w Rzymie.

Oszacowano, że tak silne rozbłyski docierają do Ziemi raz na 10 tys. lat. Co oznacza, że prawdopodobnie nic takiego nie zdarzyło się aż od początków ludzkiej cywilizacji i powstawania pierwszych miast w okresie rewolucji agrarnej. Drugi rozbłysk gamma w kolejności okazał się aż dziesięć razy słabszy.

Zderzenie dwóch gwiazd neutronowych mogłoby zmieść życie z powierzchni Ziemi. Jakie jest ryzyko?

Naukowcy oszacowali, jakie skutki miałaby kilonowa dla planety typu ziemskiego. Jak się okazało, wszystko zależałoby od tego, w jakiej odległości glob znajdowałby się od miejsca eksplozji.

Rozbłysk z 2022 roku – formalnie oznaczony jako GRB 221009A – doczekał się własnego przezwiska. Naukowcy mówią o nim jako o BOAT – od angielskich słów Brightest Of All Time, czyli najjaśniejszy od początku czasu.

Tajemniczy wybuch supernowej

Początkowo sądzono, że źródło BOAT znajdowało się gdzieś w naszej Galaktyce. Później ustalono, że rozbłysk powstał podczas eksplozji gwiazdy, czyli supernowej, do której doszło aż 2 mld lat świetlnych od nas. Najnowsze badania opublikowane na łamach czasopisma naukowego „Nature Astronomy” pokazują, że było to wydarzenie bardzo tajemnicze.

Naukowcy przebadali eksplozję supernowej za pomocą należącego do NASA Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba (JWST). Wykorzystano też obserwacje z ALMA (Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array) w Chile. Wcześniej spodziewano się, że w pozostałościach po tej supernowej będą znajdować się ślady obecności ciężkich pierwiastków, takich jak platyna i złoto. Analizy tego jednak nie potwierdziły. – Nie znaleźliśmy sygnatur tych ciężkich pierwiastków. To sugeruje, że niezwykle energetyczne GRB, takie jak BOAT, nie wytwarzają tych pierwiastków – mówi dr Peter Blanchard z Northwestern University.

Uczeni chcieli obejrzeć GRB w jego późniejszych fazach. Pierwsze analizy rozpoczęli około sześć miesięcy po pierwszym wykryciu BOAT. – Rozbłysk ten był tak jasny, że przesłonił wszelkie potencjalne sygnatury supernowej w pierwszych tygodniach i miesiącach po wybuchu – wyjaśnia dr Blanchard. Obserwacje prowadzono w zakresie fal podczerwonych. Udało się zarejestrować charakterystyczne sygnatury pierwiastków takich jak wapń i tlen, zwykle występujących w supernowych.

Do wybuchu doszło wskutek zapadnięcia się szybko wirującej, masywnej gwiazdy. Co ciekawe, sama supernowa nie była wcale ekstremalnie jasna, zagadką pozostaje więc, jak wywołała tak silny rozbłysk jak BOAT. Zdaniem badaczy może to być powiązane z kształtem i strukturą tzw. dżetów.

Gdy wirujące masywne gwiazdy zapadają się w czarne dziury, wytwarzają dżety. Czyli strumienie materii, które wystrzeliwują w kosmos z prędkością bliską prędkości światła. Jeśli dżety są wąskie, wytwarzają bardziej skupioną – i jaśniejszą – wiązkę światła. – Podczas eksplozji supernowej prowadzącej do BOAT powstał jeden z najwęższych dżetów zaobserwowanych dotychczas w przypadku rozbłysku gamma – podkreśla dr Blanchard.

Zakłócenia w atmosferze

Rok po tamtym zdarzeniu w czasopiśmie naukowym „Nature Communications” ukazała się praca włoskich naukowców o BOAT. A konkretnie o tym, co pojawienie się takiego rozbłysku oznacza dla naszej planety, jej atmosfery i życia na powierzchni.

Przede wszystkim BOAT przyniósł ogromne ilości energii. Rok temu szacowano, że jego fotony miały więcej energii niż powstaje w Wielkim Zderzaczu Hadronów. Efektem pojawienia się rozbłysku było uruchomienie się czujników świetlnych w Indiach. W Niemczech z kolei zarejestrowano sygnały świadczące o tym, że doszło do zakłóceń w ziemskiej jonosferze.

Do Ziemi dotarło tajemnicze, bardzo jasne światło. Pochodzi z czarnej dziury – twierdzą astronomowie

Emituje więcej światła niż tysiąc miliardów Słońc. Jest wynikiem kosmicznej katastrofy, do jakiej doszło w odległości 8,5 miliarda lat świetlnych. Tak potężny rozbłysk miał zostać ...

Jonosfera to górna część atmosfery, rozciągająca się od 50 aż do 950 km nad Ziemią. Składa się w sporej części z plazmy, czyli naładowanych elektrycznie cząstek. Im wyżej, tym jest rzadsza. A na wysokości, na której znajdują się satelity – już wyjątkowo rzadka. A jednak nawet tam udało się zarejestrować skutki pojawienia się rozbłysku BOAT.

Dane z satelity

Włoski zespół naukowców przeanalizował dane zbierane przez satelitę CSES (China Seismo-Electromagnetic Satellite, zwany również Zhangheng). To chińsko-włoska misja rozpoczęta w 2018 r. Jej celem jest badanie wpływu aktywności wulkanicznej Ziemi, a także aktywności Słońca, na jonosferę.

W przeszłości sprawdzano już, czy CSES można wykorzystać do śledzenia efektów, jakie wywołują rozbłyski gamma. Bez powodzenia. Udało się to dopiero w przypadku BOAT. Jak się okazało, rozbłysk ten – trwający 800 sekund – wywołał silne perturbacje w górnej części jonosfery. Objawiły się one zmianami w polu elektrycznym tej części atmosfery.

Takie zmiany zdarzają się – jednak zwykle w efekcie rozbłysków słonecznych. W tym przypadku spowodowało je wydarzenie, do którego doszło aż 2 mld lat temu. – To zdumiewające. Widzimy rzeczy, które dzieją się w odległym kosmosie, ale również wpływają na Ziemię – komentował Erik Kuulkers z ESA w oświadczeniu agencji.

Zagrożona ozonosfera?

Czy rozbłysk taki jak BOAT może mieć wpływ także na nas i na nasze otoczenie? Naukowcy zwrócili uwagę, że zakłócenia odnotowano również w dolnej części jonosfery, zaledwie dziesiątki kilometrów nad Ziemią.

Co by więc się stało, gdyby supernowa, źródło rozbłysku gamma, wybuchła nie w dalekim kosmosie, ale w Drodze Mlecznej? „W najgorszym przypadku wybuch nie tylko wpłynąłby na jonosferę, ale również uszkodziłby warstwę ozonową” – napisano w informacji prasowej ESA. „Umożliwiłoby to przedostanie się niebezpiecznego promieniowania ultrafioletowego pochodzącego ze Słońca do powierzchni Ziemi. Spekuluje się, że taki efekt jest możliwą przyczyną niektórych masowych wymierań, które miały miejsce na Ziemi w przeszłości”.

Naukowcy podkreślają jednak, że aby zbadać ten pomysł, potrzeba znacznie więcej danych.

Źródła: ESA, Space.com, Nature Communications, Nature Astronomy.

Nasz ekspert

Magdalena Salik

Dziennikarka naukowa i pisarka, przez wiele lat sekretarz redakcji i zastępczyni redaktora naczelnego magazynu „Focus". Wcześniej redaktorka działu naukowego „Dziennika. Polska, Europa, Świat”. Pasjami czyta i pisze, miłośniczka literatury popularnonaukowej i komputerowych gier RPG. Więcej: magdalenasalik.wordpress.com

1 z 1

Najsilniejszy rozbłysk gamma, jaki dotarł z dalekiego kosmosu, wstrząsnął atmosferą Ziemi. Co go wywołało? (ryc. ESA/ATG Europe; CC BY-SA 3.0 IGO)

Najsilniejszy rozbłysk gamma, jaki dotarł z dalekiego kosmosu, wstrząsnął atmosferą Ziemi. Co go wywołało? (ryc. ESA/ATG Europe; CC BY-SA 3.0 IGO)