Twoja wyszukiwarka

MICHAŁ RÓŻYCZKA
ZAGADKOWE BŁYSKI GAMMA
Wiedza i Życie nr 9/1998
Artykuł pochodzi z "Wiedzy i Życia" nr 9/1998

Błyski gamma obserwujemy od prawie trzydziestu lat. W ciągu tych lat przedstawiono dziesiątki hipotez dotyczących ich pochodzenia, stoczono setki dysput na ich temat i zapisano tony papieru poświęconymi im opracowaniami [patrz: Wszechświat jak nowy, "WiŻ" nr 1/1998]. Mimo to dwa najbardziej podstawowe pytania: "co błyska?" i "gdzie błyska?", pozostawały bez odpowiedzi. Przybywało tylko danych.

Przeciętnie raz na dobę, bez żadnej regularności w czasie i przestrzeni, raptownie otwierało się nowe źródło promieniowania gamma, by po trwającej zaledwie kilkudziesięciu sekund erupcji równie raptownie zniknąć z firmamentu. W widmach błysków znajdowano kwanty o energiach kilku GeV (gigaelektronowoltów).

Kilka GeV to energia protonu rozpędzonego niemal do szybkości światła. Kwanty światła widzialnego, z którymi obcujemy na co dzień, mają energię miliard razy mniejszą. W głębokim wnętrzu Słońca, gdzie panuje temperatura kilkunastu milionów stopni, energię kwantów mierzy się zaledwie kiloelektronowoltami. Nikt nie miał więc wątpliwości, że w błyskających obiektach panują warunki niezwykłe nawet jak na astrofizykę. Niestety, przez bardzo długi czas żadnego błysku nie udało się "przypisać" do żadnego ze znanych obiektów astronomicznym.

Działo się tak z dwóch powodów. Po pierwsze - detektory promieni gamma lokalizowały źródła błysków z bardzo dużymi błędami. Po drugie - nie istniał żaden system "astronomicznego wczesnego ostrzegania", który z chwilą rozpoczęcia błysku alarmowałby wszystkie zainteresowane obserwatoria.

Odległa o 12 mld lat świetlnych galaktyka, z której pochodził błysk GRB971214

Fot. Space Telescope Science Institute

Punktem zwrotnym w historii błysków był początek misji włosko-holenderskiego satelity BeppoSAX, którego umieszczono na orbicie w kwietniu 1996 roku i który ma to, czego brakowało wszystkim jego poprzednikom: odpowiednio szybki refleks. Natychmiast po rozpoczęciu błysku z grubsza określa położenie źródła, po czym nakierowuje na nie precyzyjny teleskop zdolny do zlokalizowania źródła z dokładnością już zupełnie wystarczającą do identyfikacji z obiektami obserwowanymi w świetle widzialnym lub na falach radiowych. Pierwszej takiej identyfikacji dokonano w lutym 1997 roku. Zaobserwowany wówczas błysk, określany numerem porządkowym GRB970228, pochodził z obiektu, który mógł być bardzo odległą galaktyką.

Trzy miesiące później podejrzenia co do natury źródeł zamieniły się w pewność: kolejny błysk (GRB970508) pochodził z galaktyki odległej od nas o kilka miliardów lat świetlnych (w chwili jego emisji Wszechświat był niemal dwukrotnie mniejszy niż obecnie). Oznaczało to, że pod względem całkowitej ilości wyzwolonej energii oraz tempa jej wyzwalania źródło GRB978508 na głowę biło wszystkie znane nam obiekty astronomiczne (w maksimum błysku było prawie miliard miliardów razy jaśniejsze od Słońca).

Kolejna niespodzianka wydarzyła się na początku maja br. W odstępie kilku dni ogłoszono wyniki obserwacji dwóch błysków, z których pierwszy (GRB971214) zarejestrowano w grudniu ub.r. na granicy gwiazdozbiorów Wielkiej Niedźwiedzicy i Smoka, zaś drugi (GRB980425) - w kwietniu br. w gwiazdozbiorze Teleskopu na południowej półkuli nieba. GRB971214 pochodził z galaktyki odległej od nas o około 12 mld lat świetlnych (w chwili jego emisji Wszechświat był siedmiokrotnie mniejszy niż obecnie). Jego całkowita energia kilkaset razy przewyższała energię GRB970508. Tylko w postaci promieni gamma (jego źródło w 20 sekund wyemitowało 50 razy więcej energii niż Słońce wyświeci przez całe swoje życie.

Z rozlicznych hipotez objaśniających mechanizm powstawania błysków utrzymała się praktycznie już tylko jedna. Jest to tzw. hipoteza hipernowej, która wiąże błyski (z gwałtownymi wydarzeniami kończącymi ewolucję gwiazd co najmniej stukrotnie bardziej masywnych od Słońca. Podobne zjawiska (powstanie bardzo zwartego obiektu z silnym polem magnetycznym; odrzucenie zewnętrznych warstw gwiazdy w przestrzeń międzygwiazdową) zachodzą w ostatnich fazach ewolucji gwiazd o masach od kilkunastu do kilkudziesięciu mas Słońca. Mają jednak znacznie mniejszą skalę i są obserwowane jako "zwykły" wybuch supernowej [patrz: Powrót supernowej, "WiŻ" nr 4/1998].

Jednym z twórców hipotezy hipernowej i jej niestrudzonym orędownikiem jest prof. Bohdan Paczyński, polski astrofizyk pracujący od kilkunastu lat na uniwersytecie w Princeton. W najbliższym czasie hipernowymi zajmą się zapewne liczne zespoły naukowe. O tym, że jest to temat bardzo ciekawy, który kryje w sobie jeszcze wiele niespodzianek, świadczy błysk GRB980425. Jego macierzysta galaktyka znajduje się w odległości zaledwie 125 mln lat świetlnych, czyli na tyle blisko, że jej struktura jest dobrze widoczna. Jest to galaktyka spiralna. Źródło promieni gamma leży blisko skraju jej dysku. W dwa tygodnie po błysku w tym samym miejscu zaobserwowano... zwykłą supernową. Być może jest to przypadkowa koincydencja i źródło gamma leży gdzieś daleko za galaktyką. A być może nasza wiedza o "zwykłych", zdawałoby się dobrze już poznanych, supernowych wymaga głębokiej rewizji.


O podobnych zagadnieniach przeczytasz w artykułach:
(01/98) WSZECHŚWIAT JAK NOWY
(04/98) POWRÓT SUPERNOWEJ