Tak wyglądałby kosmos, gdybyśmy potrafili dostrzec promieniowanie gamma. Niezwykła animacja

W tym artykule:

1. Promieniowanie, które rozświetla kosmos
2. Astronomia wielu nośników
3. Źródła promieniowania gamma
4. Narodziny astronomii promieniowania gamma

Fragmenty nocnego nieba, obserwowane gołym okiem, mogą wydawać się puste i czarne. Jednak astronomowie śledzący je z pomocą urządzeń rejestrujących promienie gamma nieraz widzą wyjątkowo jasne rozbłyski. Od 2008 roku kilkaset kilometrów nad Ziemią pracuje obserwatorium Fermi Gamma-ray Large Area Space Telescope (skrótowo nazywane Fermi GLAST). Wyposażone jest w dwa urządzenia. Pierwsze z nich – LAT – to detektor promieni gamma. Drugie – GBM – służy do rejestracji rozbłysków gamma.

Large Area Telescope (czyli LAT) to główny instrument obserwatorium. Co 3 godziny przeprowadza skan całego nieba. Rejestruje fotony promieniowania gamma o energiach od 20 mln do 300 mld elektronowoltów. Dla porównania – energia fotonów światła widzialnego wynosi 2–3 elektronowolty.

Promieniowanie, które rozświetla kosmos

Animacja pokazana przez NASA powstała dzięki danym zebranym przez LAT między lutym 2022 roku a lutym 2023 roku. Przedstawia podzbiór z katalogu źródeł promieniowania gamma, tworzonego przez ostatnie 15 lat.

Każda kratka widoczna na animacji odpowiada trzem dniom obserwacyjnym. Zmieniająca się wielkość kropek obrazuje pojaśnianie i ciemnienie danego źródła. Jak można zauważyć, niektóre z nich fluktuują przez cały rok. Czerwonawy pasek przebiegający przez środek to dysk Drogi Mlecznej, również emitujący promieniowanie gamma. Czym bardziej pomarańczowy kolor – tym jaśniejsze. Z kolei żółta kula poruszająca się po sinusoidzie to Słońce w czasie swojej rocznej wędrówki po niebie.

Astronomia wielu nośników

Animację można zobaczyć tu na stronie NASA. Powstała dzięki obserwacjom prowadzonym przez LAT. znajduje się na niej ok. 1500 obiektów. Ponad 90 proc. z nich to blazary.

Blazary to jeden z rodzajów aktywnych galaktyk. Inaczej – gęste skupiska gwiazd z wirującą supermasywną czarną dziurą w środku. Wyrzuca ona w kosmos, w przeciwnych kierunkach, dwa rozgrzane strumienie materii, czyli dżety. Jeśli przypadek sprawi, że dżet skierowany jest akurat w kierunku Ziemi, nasze urządzenia badawcze mogą go wykryć.

W 2018 r. detektor neutrin IceCube wykrył pojawienie się neutrina emitowanego przez odległy blazar. Jednocześnie LAT zarejestrował pochodzące z niego promieniowanie gamma. To przykład działania astronomii wielu nośników (ang. multi-messenger astronomy). Czyli badania zdarzeń kosmicznych z pomocą rozmaitych urządzeń rejestrujących różne rodzaje promieniowania, fale grawitacyjne czy nadlatujące z kosmosu cząstki.

‘Oumuamua miała własny „naturalny” napęd? Naukowcy rozwiązali zagadkę komety udającej statek kosmitów

Małe ciało niebieskie, które zaobserwowaliśmy sześć lat temu, przelatywało przez Układ Słoneczny z rosnącą prędkością. Co sprawiało, że ‘Oumuamua przyspieszała? Wyjaśnieniem są...

Źródła promieniowania gamma

Co jeszcze – poza blazarami – może wytwarzać promieniowanie gamma? Na przykład pulsary – czyli szybko obracające się gwiazdy neutronowe. A także kwazary, supernowe i pozostałości po supernowych. Źródłem wysokoenergetycznych rozbłysków gamma prawdopodobnie są hipernowe (czyli gwałtowne wybuchy towarzyszące gwiazdom zapadającym się w czarne dziury).

Na Ziemi również powstaje promieniowanie gamma. Na przykład w czasie rozpadu promieniotwórczego albo wybuchów jądrowych. Co ciekawe, to dzięki tym ostatnim rozwinęła się gałąź astronomii badająca kosmiczne źródła promieniowania gamma.

Narodziny astronomii promieniowania gamma

W latach 60. XX wieku, w apogeum zimnej wojny, Stany Zjednoczone umieściły na orbicie satelity wojskowe Vela. Były przeznaczone do wykrywania krótkich rozbłysków promieniowania gamma powstających podczas prób jądrowych. Ich zadaniem było kontrolowanie, czy ZSRR nie przeprowadza testów jądrowych zakazanych umowami międzynarodowymi.

Jednak gdy satelity Vela zaczęły pracować, rejestrowały rozbłyski gamma mniej więcej raz dziennie. Było jasne, że nikt na Ziemi nie może przeprowadzać tak często prób jądrowych. Tym samym jasne stało się również, że Vela obserwują rozbłyski gamma napływające z kosmosu. I że może być ich znacznie więcej niż wtedy mógł ktokolwiek przypuszczać.

Źródło: NASA, Science NASA

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