Univerzum blista u gama zracima u ovoj novoj NASA animaciji

Prešli smo dug put otkako su otkriveni gama zraci.

Kasne 1800-te i rane 1900-te bile su vrijeme velikog naučnog napretka. Naučnici su se tek bavili različitim vrstama zračenja. Radijum je bio istaknuto mesto u eksperimentima, uključujući i onaj koji je izveo francuski naučnik Paul Ulrich Villard 1900. godine.

Radijum se lako raspada, a naučnici su već identifikovali alfa i beta zračenje koje dolazi iz uzoraka radijuma. Ali Vilard je uspeo da identifikuje treću vrstu prodornog zračenja tako snažnog da ga čak ni sloj olova nije mogao zaustaviti: gama zrake.

Sada imamo detektor gama zraka u svemiru i on nam pokazuje kako Univerzum blista ovom snažnom energijom.

Gama zraci su najsnažniji oblik svjetlosti u svemiru, a kako pokazuje nova animacija, nebo praktički svjetluca od treperavih izvora gama zraka. Animacija sadrži jednogodišnju opservaciju sa teleskopa velike površine (LAT) na NASA-inom svemirskom teleskopu Fermi Gamma-ray. Svaki žuti krug je izvor gama zraka, a širenje i kontrakcija pokazuju kako se izvor svjetli i zatamnjuje. Žuti krug je Sunčevo kretanje po svojoj naizgled sinusoidnoj putanji u odnosu na Zemlju.

Animacija predstavlja cijelu godinu promatranja. Svaki kadar u animaciji predstavlja tri dana. Crvenkasto-narandžasta traka koja se proteže kroz sredinu animacije je centralna ravan Mliječnog puta, koja je dosljedan proizvođač gama zraka.

Ono što nam slika zaista pokazuje su crne rupe.

Ova pulsirajuća svjetla predstavljaju supermasivne crne rupe, ili većina njih to čini. 90% ovih izvora su ono što se naziva blazar. Blazari su aktivne galaktičke jezgre, koje su same po sebi crne rupe. Zovemo ih aktivnim galaktičkim jezgrama kada crna rupa aktivno akreira materiju i emituje relativističke mlazove. Kada su mlaznice uperene u Zemlju, nazivamo ih blazarima. Blazari su najsjajniji i najsnažniji objekti u svemiru. Oni emituju fotone gama zraka i jako su varijabilni u svjetlini, što objašnjava širenje i kontrakciju izvora kruga na slici.

Animacija je zasnovana na interaktivnoj biblioteci izvora gama zraka pod nazivom Fermi LAT Light Curve Repository koju održava međunarodni tim astronoma. Rad koji najavljuje i objašnjava spremište objavljen je u Astrophysical Journalu 15. marta, pod nazivom jednostavno “Fermi-LAT Lightcurve Repository”.

Ovo je statički snimak ekrana LAT spremišta Korisnik može dvaput kliknuti na izvor da prikaže više informacija. Image Credit: NASA/Goddard Space Flight Center.

„Inspirisali su nas astronomi koji proučavaju galaksije da sastavimo ovu bazu podataka i želeli smo da uporedimo vidljive i gama-zrake svetlosne krive na dugim vremenskim skalama“, rekao je Daniel Kocevski, koautor skladišta i astrofizičar u NASA-inom centru za svemirske letove Marshall u Huntsville, Alabama. “Dobijali smo zahtjeve za obradu jednog po jednog objekta. Sada naučna zajednica ima pristup svim analiziranim podacima za cijeli katalog.”

Repozitorijum sadrži podatke za 1525 izvora gama zraka, ali samo varijabilne. Astrofizičari su zainteresirani za varijabilne izvore jer je njihovo proučavanje dovelo do mnogih važnih otkrića. Fermi i LAT pomogli su da se pronađe veza između blazara i neutrina, na primjer. „Visoki ciklus rada i dugotrajno praćenje gama-zraka neba učinili su Fermijev teleskop velike površine ključnim alatom u proučavanju astronomije u vremenskom domenu i multimessenger“, navodi se u radu.

Multimessenger astronomija je kombinovana studija energije, čestica i gravitacionih talasa u kosmosu. Identificiranjem promjenjivih izvora gama zraka u kosmosu, spremište može igrati važnu ulogu u multimessenger astronomiji. „Kontinuiranim izvještavanjem o evoluciji fluksa i prelasku u stanja visokog fluksa za mnoge varijabilne izvore, LCR je vrijedan resurs za pokretanje opservacija u drugim opservatorijama“, pišu autori.

Repozitorijum pokazuje 10 godina posmatranja, i verovatno ima još otkrića koja čekaju da budu otkrivena u svim tim podacima. “Posjedovanje historijske baze podataka krivulje svjetlosti moglo bi dovesti do novih multimessenger uvida u prošle događaje”, rekla je koautorica rada Michela Negro, astrofizičarka sa Univerziteta Maryland i NASA-inog centra za svemirske letove Goddard u Greenbeltu, Maryland.

Paul Villard, francuski naučnik koji je otkrio gama zrake, bio je pomalo intelektualni usamljenik. Bio je jedini autor većine svojih objavljenih radova i nije ga brinula slava. Villard je također imao sreću da ga je nasljeđe oslobodilo potrebe za podučavanjem, te je sam konstruirao svoju eksperimentalnu opremu. Ovi razlozi su dijelom zašto njegovi rezultati nisu izazvali veliko interesovanje u to vrijeme. Drugi razlog je taj što se gama zraci nisu baš uklapali u ustaljeni pogled na zračenje i čestice.

Nakon što je Villard objavio svoja dva rada o gama zracima 1900. godine, prestao je da ih proučava. Prošlo je nekoliko godina prije nego što je Villardovo otkriće nazvano gama zracima, iako ih sam Vilar nikada nije tako nazvao. Godine 1903. novozelandski fizičar Ernest Rutherford nazvao ih je gama zracima, a ime se zadržalo. U godinama koje su uslijedile, drugi istraživači su ostvarili veći napredak u razumijevanju gama zraka. Villardovo ime je izblijedjelo, dok su njegovi kolege naučnici iz istog vremena poznatiji.

Zanimljivo je zamisliti šta bi naučnici poput Villarda mislili o trenutnom stanju nauke. Da li je uopće mogao zamisliti da ćemo imati orbitalni teleskop koji mjeri kosmičke izvore gama zraka i vezuje ih za supermasivne crne rupe u udaljenim galaksijama? Da li je u najluđim snovima mogao pretpostaviti da će ljudi sjediti ispred vlastitih kompjutera i pristupati podacima i slikama sa svemirskih teleskopa bez pauze i plaćanja? Da li je mogao zamisliti ulogu koju će gama zraci igrati u astrofizici?

Malo vjerovatno.

Više: