ברחבי היקום, במרחק של כ- 7.5 מיליארד שנות אור, כוכב גוסס שיחרר כמה מהאסטרונומים האוריים בעלי האנרגיה הגבוהה ביותר שיצאו אי פעם. וחלקיקי האור האלה, או הפוטונים, עוזרים לאסטרונומים להבין כיצד החלקיקים הללו מועצמים לאנרגיות כה קיצוניות.
האסטרונומים מצאו את הפוטונים האנרגטיים הגבוהים בזמן שהם התבוננו באירוע שנקרא פרץ קרני גאמה, או GRB. מחשבה שנוצרה כתוצאה מהתנגשות של כוכבי נויטרונים או מהתמוטטות של כוכב מסיבי, התפרצויות פתאומיות של קרני הגמא, לעיתים רק לשבריר שנייה. אחת מהפרצים החולפים הללו יכולה לשחרר יותר אנרגיה ממה שהשמש תייצר לאורך כל חייה. קשה לתפוס את האירועים הללו, אך אחריהו אחרי התפרצות. האור מהזוהר אחריו עמום יותר אך נמשך זמן רב יותר, ומאפשר לאסטרונומים למדוד אותו בפירוט.
ב- 14 בינואר, 2019, התגלה פרץ קרני גאמא אחד כזה, בשם GRB 190114C, על ידי שני טלסקופים חלליים באמצעות מערכת אוטומטית. תוך 22 שניות, כיוונו אסטרונומים בכדור הארץ את הטלסקופים מבוססי האדמה שלהם כדי למדוד את הזריחה לאחר האירוע.
"חיפשנו יותר מעשרים שנה", רזמיק מירזויאן, דובר מטרת הדמיה גמאית אטמוספרית מג'רקוב טלסקופים. (MAGIC) שיתוף פעולה ומחבר משותף למחקר החדש, אמר ל- Live science. כי הם הצליחו למצוא את זה, אמרה מירזויאן, "זה לא היה מזל, זו רק התמדה."
במונחים אסטרונומיים האירוע היה קרוב יחסית, מה שאיפשר לאסטרונומים למדוד את הזריחה אחר טווח גדול של אורכי גל. במהלך 10 הימים הבאים, אסף המדענים נתונים מששה לוויינים ו -15 טלסקופים מבוססי קרקע שגילו קרינה באורכי גל הנעים בין רדיו לאור אור אולטרה סגול.
בניתוח המדידות מעשרות השניות הראשונות לאחר ההתפרצות, אסטרונומים מצאו פוטונים עם אנרגיות של טריליוני וולטים אלקטרוניים - זה טריליונים של פעמים האנרגיה של הפוטונים האופייניים המגיעים מהשמש.
בעוד שפוטונים עם אנרגיות העולה על טריליון וולט אלקטרונים התגלו לפני מקורות אסטרופיזיים אחרים כמו שרידי סופרנובות, לא ידוע כי אף אחד מהם מקורם ב- GRB.
הנתונים באורך הגלים הרב סייעו לאסטרונומים לקבוע כיצד חלקיקים מופעלים. פוטונים בעלי אנרגיה נמוכה יותר שוחררו על ידי חלקיקים המתפתלים סביב שדות מגנטיים בתהליך המכונה קרינת סינכרוטרון. לעומת זאת, הפוטונים שוברי השיא, בעלי האנרגיה האולטרה-גבוהה, הוזזו דרך התנגשויות עם אלקטרונים בעלי אנרגיה גבוהה - וריאציה על מנגנון שמדענים מכנים פיזור קומפטון הפוך. הממצאים מאשרים תיאוריות אודות GRBs ועוזרים לאסטרונומים להבין את הפיזיקה של התפרצויות ביזאריות אלה.
מירזויאן הצהיר כי "אחרי יותר מחמישים שנה מאז שהתגלו GRBs לראשונה, רבים מההיבטים הבסיסיים שלהם עדיין מסתוריים". "הגילוי של פליטת קרני גאמא מ- GRB 190114C ... מראה שהפיצוצים של GRB הם אפילו יותר חזקים ממה שחשבו קודם."
בעוד שאסטרונומים חיפשו זה מכבר פוטונים פוטנציאליים לאנרגיה גבוהה במיוחד, GRB 190114C לא היה אירוע נדיר - רק כזה שקשה לתפוס אותו. בזכות טלסקופים כמו MAGIC ומערכת סטריאוסקופית גבוהה אנרגיה (H.E.S.S.), אשר נועדו לאתר קרני גאמה אנרגטיות גבוהות, ומערכות אוטומטיות לגילוי GRBs ראשוניים, מדענים צופים לתפוס עוד פוטונים אנרגיים גבוהה במיוחד בעתיד.
בינג ז'אנג, אסטרופיזיקאי מאוניברסיטת נבאדה, לאס וגאס, שלא היה מעורב במחקר החדש, אמר ל- Live Science במייל. "מכיוון שצפויה פיזיקה עשירה במשטר האנרגיה הגבוהה, תצפיות אלה יביאו בוודאות לריגושים בשנים הבאות."
התוצאות החדשות פורסמו ב- 20 בנובמבר בכתב העת Nature.
