Alle øyne er rettet mot kilden til det rekordstore gammastråleutbruddet som lyste opp himmelen forrige uke.
Den 9. oktober glidet en lysstråle mer energisk enn astronomer noen gang hadde sett forbi planeten vår, og midlertidig blendet detektorer på flere NASA-satellitter. Strålen kom fra en gammastråleutbruddden mest energiske typen eksplosjon som er kjent for å forekomme i univers (bortsett fra Det store smellet), som antas å følge med fødselen til noen svarte hull.
I løpet av timer pekte dusinvis av teleskoper over hele verden i retning av utbruddets kilde, og bekreftet at dette faktisk var en for bøkene. Arrangementet, offisielt navngitt GRB221009Ahar siden fått kallenavnet BOAT (“lysest gjennom tidene”), og astronomer håper det vil bidra til å kaste lys over den sjokkerende fysikken bak disse katastrofale fenomenene.
“Det er en hendelse en gang i århundret, kanskje en gang i 1000 år,” sa Brendan O’Connor, en astronom ved University of Maryland og George Washington University, til Space.com. “Vi er virkelig i ærefrykt over denne hendelsen og føler oss veldig heldige som kan studere den.”
I slekt: Gammastråleutbrudd kan være mye sjeldnere enn vi trodde, antyder studie
Gammastråleutbrudd er ikke sjeldne. Omtrent en gang om dagen blinker man kort mot planeten vår fra et sted i kosmos. Mange flere antas å finne sted i hele universet. Noen gammastråleutbrudd lyser opp i bare en brøkdel av et sekund, sannsynligvis utløst av kollisjoner med nøytronstjernersom er stjernelik som er igjen etter supernova eksplosjoner av massive stjerner som har gått tom for drivstoff i kjernene. Andre kan vare i flere minutter, mest sannsynlig forårsaket når et sort hull, nettopp født ut av en supernovaeksplosjon, svelger opp så mye av sin foreldrestjerne på en gang at det må kvitte seg med noe i form av en ekstremt kraftig jetstråle.
Gammastråleutbruddet 9. oktober skilte seg ut selv blant de langfyrende gammastråleutbruddene som tidligere ble observert, og fotonene bombarderte satellittdetektorer i omtrent 10 minutter. Energien disse fotonene pakket var høyere enn noen som hadde blitt målt før. Ved 18 teraelektronvolt overgikk noen av GRB221009A-fotonene med minst en faktor to av de mest energiske partiklene produsert av jordens kraftigste partikkelgenerator, Stor Hadron Collider.
Utbruddets etterglød, forårsaket av samspillet mellom gammastråler og kosmisk støv, var også utenom det vanlige, og overgikk alle andre sett før til tross for at GRB221009A kom fra en del av himmelen hindret av det tykke båndet til Melkeveien galakse. Utbruddet var så kraftig at det ioniserte Jordens atmosfære og forstyrret langbølgeradiokommunikasjon.
Astronomer klarer å spore opprinnelsen til bare rundt 30 % av alle gammastråleutbrudd som skummer jorden, sa O’Connor, som var en del av et team av astronomer som brukte Gemini South-teleskopet i Chile for å observere kjølvannet av GRB221009A i oktober. 14, nesten en uke etter at den først lyste opp. I tilfellet med GRB221009A fant astronomer kilden: en støvfylt galakse i stjernebildet Sagitta, også kjent som pilen. Og så kom en annen overraskelse: Gammastråleutbruddet skjedde mye nærmere Jord enn de fleste andre som har blitt observert før.
“Disse gammastråleutbruddene kommer fra sammenbruddet av massive stjerner, og disse stjernene har veldig korte levetider,” sa Jillian Rastinejad, en astronomistudent ved Northwestern University, som deltok i Gemini South-målingene, til Space.com. “Disse stjernene følger universets stjernedannelseshistorie. Så der stjernedannelsen topper seg, topper disse lange gammastrålene seg, som er omtrent halvparten av universets alder. Dette gammastråleutbruddet har imidlertid skjedd mye mer nylig , mye nærmere oss.”
Astronomer anslår kilden til GRB221009A til å ligge på rundt 2,4 milliarder lysår fra jorden. Nærmere gammastråleutbrudd har blitt observert før, men de har ikke vært så energiske som GRB221009A, noe som forsterker arrangementets spesielle status.
“Fordi denne hendelsen ser så lys ut for oss, vil vi kunne studere den mye lenger og i mye bedre detalj,” sa O’Connor. “Minst 50 teleskoper ser på det akkurat nå i alle bølgelengder, og det vil hjelpe oss med å maksimere vitenskapen.”
Selv om det i beste fall bare varer i noen få minutter, utløser gammastråleutbrudd effekter som kan observeres i flere uker. Astronomer ser også etter supernovaeksplosjonen som genererte utbruddet, som driver materialet utover langsommere.
“Vår nåværende forståelse av disse eksplosjonene er at du har en massiv stjerne, og når den imploderer, skaper den et svart hull, som deretter noe av materialet fra stjernen faller ned i,” sa O’Connor. “Det sorte hullet spytter det ut når denne strålen, som beveger seg nesten med lysets hastighet, som er gammastråleutbruddet. Samtidig, når stjernen imploderer, spretter noe av materialet utover, og begynner i hovedsak å bevege seg bort i mye lavere hastighet, men fortsatt veldig fort. Og dette er supernovaeksplosjonen.”
Ettersom gammastrålene fra det første utbruddet samhandler med materiale i det omkringliggende universet, produserer de en etterglød, som, sa Rastinejad, spenner over det elektromagnetiske spekteret, men som best observeres i røntgen- og radiobølgelengder. Astronomer observerer fortsatt ettergløden til GRB221009A, som først ble fanget av NASAs gamma-strålejagende satellitt Swift danner fargerike ringer rundt kilden de første timene etter utbruddet.
Teleskoper begynner nå å se de første tegnene på supernovaeksplosjonen som ga opphav til GRB221009A, sa Rastinejad, og forventer at den vil “utvikle seg fullt ut” i løpet av de neste ukene. På grunn av plasseringen av kilden til utbruddet på himmelen, vil de imidlertid ikke være i stand til å observere supernovaen gjennom dens flere måneder lange levetid.
“Det begynner å gå bak solen. Så rundt slutten av november kommer vi ikke til å være i stand til å observere det før i februar,” sa Rastinejad
På den tiden, håper O’Connor, NASAs James Webb-romteleskopet og Hubble-romteleskopet vil bli med på innsatsen, og bidra med sine optiske og infrarøde observerende superkrefter til innsatsen.
“Dette er en bemerkelsesverdig mulighet til å se etter hvor mye masse som ble skapt [in that event],” sa Rastinejad. “Men også for å forstå hva er de kjemiske elementene som ble skapt i denne hendelsen. Vi vet fortsatt ikke hvordan noen av de tyngste elementene i universet er blitt til, og vi tror at vi kanskje kan se slike prosesser i supernovaeksplosjoner.”
Oppdaget ved et uhell på 1960-tallet av amerikanske militærsatellitter utviklet for å holde øye med sovjetiske kjernefysiske tester (som også produserer gammastråler), forble gammastråleutbrudd et fullstendig mysterium i flere tiår. Det var først på 1990-tallet at astronomene først innså at disse kraftige lysglimtene som kommer fra alle hjørner av universet kan ha noe å gjøre med kollapsende gigantiske stjerner.
Mye av den nåværende forståelsen av gammastråleutbrudd er imidlertid fortsatt basert på teori og datamodellering, snarere enn observasjoner, og astronomer håper at GRB221009A vil hjelpe til med å finjustere disse teoriene. En rekke forskningsartikler om alle aspekter av denne nøye observerte hendelsen vil garantert følge i løpet av de kommende månedene, ettersom astronomer streber etter å gjøre det beste ut av denne enestående muligheten.
Mens den relative nærheten til et utbrudd så kraftig som GRB221009A er en velsignelse for vitenskapen, er astronomer ikke opptatt av å se et gammastråleutbrudd mye nærmere jorden. Spesielt ikke i vår galakse. Forskere tror at et gammastråleutbrudd rettet mot planeten vår fra en avstand på noen tusen lysår vil ødelegge planetens beskyttende ozonlag og utløse endringer i atmosfæren som kan føre til en istid. Faktisk kan en slik gammastråleutbrudd ha utløst en av de fem store utryddelseshendelsene i jordens historie, den ordoviciske masseutryddelsen for rundt 440 millioner år siden.
“Heldigvis er strålene som forårsaker gammastråleutbruddene veldig smale,” sa O’Connor. “Bare noen få grader bred. Men hvis det skulle skje i galaksen vår og ble rettet mot oss, ville det være veldig farlig for oss. Heldigvis er frekvensen av disse hendelsene som vi forventer skal skje i hver galakse utrolig lav.”
Følg Tereza Pultarova på Twitter @TerezaPultarova. Følg oss på Twitter @Spacedotcom og på Facebook.