Pierwsze odkrycie błysku promieniowania gamma w zakresie bardzo wysokich energii

Po dziesięcioletnich poszukiwaniach naukowcy po raz pierwszy zarejestrowali rozbłysk promieniowania gamma w zakresie bardzo wysokich energii (VHE). Odkrycia dokonał w lipcu 2018r. międzynarodowy zespół High Energy Stereoscopic System (H.E.S.S.) za pomocą ogromnego, 28-m teleskopu, wchodzącego w skład sieci teleskopów H.E.S.S. w Namibii. Niespodziewanie okazało się, iż ów nadzwyczaj energetyczny rozbłysk, będący skutkiem kosmicznego kataklizmu, utrzymywał się w zakresie gamma VHE bardzo długo po początkowej eksplozji.

GRB180720B w zakresie bardzo wysokich energii. Czerwonym krzyżem oznaczono lokalizację źródła optycznego. Źródło: H.E.S.S. collaboration email: contact.hess@hess-experiment.eu

Błyski promieniowania gamma są skutkiem kosmicznych eksplozji i trwają krótko, zazwyczaj kilkadziesiąt sekund. Są to najjaśniejsze rozbłyski znane we Wszechświecie. Przez długi czas po błysku gamma obserwuje się poświatę w zakresie rentgenowskim, optycznym i radiowym. Energia krótkiego błysku gamma emitowana jest w postaci fotonów ok. milliona razy bardziej energetycznych niż fotony światła widzialnego. Promieniowanie złożone z takich fotonów można rejestrować wyłącznie przez instrumenty umieszczone na satelitach. Pytanie, czy błyskowi takiego promieniowania gamma towarzyszy emisja w zakresie VHE (fotony o energii ok. 100 miliardów większej, niż fotony świetła widzialnego) pozostawało do niedawna bez odpowiedzi.

20 lipca 2018 roku obserwatorium satelitarne Fermi, a parę sekund później obserwatorium satelitarne Swift, zaalarmowały świat o błysku gamma trwającym pięćdziesiąt sekund, któremu nadano nazwę GRB 180720B. Liczne obserwatoria optyczne rozpoczęły wkrótce obserwacje części nieba, z której pochodził błysk gamma, szukając poświaty w zakresie optycznym.

Dla sieci teleskopów H.E.S.S. owa lokalizacja stała się dostępna dopiero dziesięć godzin później. Mimo to zespół HESS postanowił przeprowadzić obserwacje, licząc na zarejestrowanie w zakresie VHE poświaty błysku GRB 180720B. Obserwacje zakończyły się sukcesem.

Dwugodzinne obserwacje H.E.S.S. wykazały istnienie nowego źródła w tym samym miejscu, co wykryta poświata optyczna. Takiego odkrycia oczekiwano już od ponad dziesięciu lat, jednak nikt nie spodziewał się tak silnej poświaty tak długo po samym błysku.  To przełomowe odkrycie umożliwia nowy wgląd w naturę błysków gamma.

Artykuł o tym odkryciu został opublikowany w Nature 20 listopada 2019.

Duży centralny teleskop H.E.S.S., o powierzchni lustra 614 m², który został użyty do pierwszego odkrycia poświaty błysku gamma w zakresie VHE.

(Źródło: MPIK / Christian Fohr, email: christian.foehr@mpi-hd.mpg.de)