Un semnal detectat în cea mai mare explozie observată vreodată indică o anihilare totală

Oamenii de știință au descoperit un semnal inedit îngropat în spectrul de radiații electromagnetice emise de cea mai strălucitoare explozie de raze gamma înregistrată vreodată.

Acest semnal este o lumină de emisie – o regiune luminoasă din spectrul razelor gamma produsă de ceva care emite lumină în acel interval specific de lungimi de undă. Iar acel ceva, au stabilit oamenii de știință, este distrugerea completă și absolută: anihilarea reciprocă a perechilor electron-pozitron, a materiei și a omologului său antimaterie.

• Oamenii de știință au transformat sângele în material care repară oasele
• Alimentul care protejează creierul și scade colesterolul

Supranumită „BOAT” (prescurtarea de la Brightest Of All Time), explozia a fost detectată în octombrie 2022. A fost rezultatul exploziei unei stele uriașe, în timp ce miezul acesteia se prăbușea într-o gaură neagră, deversând atât de mulți fotoni energetici încât a fost dificil să se efectueze măsurători exacte.

Dar măsurătorile au fost, într-adevăr, efectuate, iar oamenii de știință au știut de la bun început că au în față ceva special.

„La câteva minute după erupția BOAT, Gamma-ray Burst Monitor al Fermi a înregistrat un vârf energetic neobișnuit care ne-a atras atenția”, spune astrofizicianul Maria Edvige Ravasio de la Universitatea Radboud din Olanda, potrivit ScienceAlert.

Un semnal detectat într-o erupție colosală

Apărând sub forma unor bare mai luminoase pe spectrul luminii emise de o sursă, liniile de emisie indică faptul că ceva face ca lumina de anumite lungimi de undă să strălucească mai puternic – o sursă de emisie suplimentară. În mod similar, unde lungimile de undă ale luminii sunt absorbite pot apărea bare mai întunecate cunoscute sub numele de linii de absorbție.

Caracteristicile de emisie și absorbție ne pot spune multe despre chimia constitutivă a diferitelor procese astrofizice, de la metalicitatea stelelor până la moleculele din compoziția atmosferelor planetare îndepărtate.

Există diferite scenarii care pot produce o explozie de raze gamma, o explozie a celei mai energetice lumini din spectrul electromagnetic, însă cel care a produs BOAT – denumit oficial GRB 221009A – a fost nașterea unei găuri negre. Materialul exterior al stelei a fost ejectat violent în spațiu, în timp ce miezul s-a prăbușit sub acțiunea gravitației pentru a forma cel mai dens tip de obiect din Univers.

Această explozie a fost însoțită de jeturi sau particule care au ieșit în afară în direcții opuse. Aceasta este ceea ce vedem într-o explozie de raze gamma, cu jetul înclinat spre linia noastră vizuală.

Când GRB 221009A a explodat pentru prima dată, strălucirea a fost atât de extremă încât a întunecat orice detaliu. În 80 de secunde, explozia a evoluat de la o energie de vârf de 12 milioane de electron-volți până la aproximativ 6 milioane de electron-volți. Doar cinci minute mai târziu, strălucirea a scăzut suficient pentru ca telescopul Fermi pentru raze gamma să distingă o linie de emisie care a durat cel puțin 40 de secunde.

Strălucirea a fost atât de extremă încât a întunecat orice detaliu

Cercetătorii cred că un fenomen numit anihilare a fost responsabil pentru strălucirea sporită. Atunci când un electron și omologul său din antimaterie, un pozitron, se ciocnesc, ei produc un foton cu o energie de 0,511 milioane de electronvolți.

Caracteristica de emisie observată în BOAT reflectă o energie mult mai mare, dar cercetătorii au o explicație pentru aceasta. Anihilarea a avut loc într-un jet care se deplasa spre noi cu aproximativ 99,9 la sută din viteza luminii. Acest lucru a făcut ca energia să pară mult mai mare decât era, o iluzie bazată pe unghiul nostru de vizualizare care poate fi observată și în alte jeturi astrofizice.

Deși pare că GRB 221009A a fost un exemplu extrem de explozie de raze gamma, observațiile și analizele ulterioare au dezvăluit de atunci că BOAT a fost de fapt destul de normal – strălucirea sa a fost doar rezultatul orientării sale, erupând chiar în direcția noastră.

Aceasta înseamnă că putem folosi BOAT pentru a înțelege modul în care exploziile de raze gamma evoluează în timp și procesele care au loc în cadrul acestora.

Descoperirile au fost publicate în Science.

Vă recomandăm să mai citiți și:

Telescopul Spațial James Webb a studiat o galaxie cu o explozie stelară misterioasă

Fără precedent: Astronomii au detectat o explozie radio la 8 miliarde de ani-lumină depărtare de Pământ

O explozie solară masivă a găurit câmpul magnetic al Pământului și a provocat aurore roșii

Astronomii au surprins o explozie de raze gamma în timpul morții unei stele masive