Clic a la imatge per engrandir.
No és cap novetat que les explosions de raigs gamma són les explosions més potents que es poden observar al nostre univers. Però, els astrònoms anuncien que han registrat ràfegues de raigs gamma amb una energia rècord.
Un cop al dia, en algun lloc del nostre univers, ocorre el que els astrònoms anomenen esclat gamma. Un flaix de fotons molt breu, però extremadament energètic. Els investigadors creuen que aquests flaixos delaten el naixement cataclísmic d'un forat negre després de col·lisions d'estrelles de neutrons o explosions de supernoves. Les explosions dels raigs gamma són les explosions més poderoses que coneixen els astrònoms. Solen alliberar més energia en pocs segons que el nostre Sol durant tota la seva vida.
Un cop al dia, en algun lloc del nostre univers, ocorre el que els astrònoms anomenen esclat gamma. Un flaix de fotons molt breu, però extremadament energètic. Els investigadors creuen que aquests flaixos delaten el naixement cataclísmic d'un forat negre després de col·lisions d'estrelles de neutrons o explosions de supernoves. Les explosions dels raigs gamma són les explosions més poderoses que coneixen els astrònoms. Solen alliberar més energia en pocs segons que el nostre Sol durant tota la seva vida.
Però la seva detecció continua sent delicada. Fins avui, es fa bàsicament a través de telescopis espacials. Malauradament, els seus detectors no són sensibles a rajos gamma d’energia molt elevats. I ningú no sabia realment el poderosos que podrien ser. Fins fa uns mesos, diversos equips internacionals, inclosos investigadors del CNRS, detecten finalment i de manera independent, explosions gamma d’energia extrema.
Per entendre l’energia colossal detectada pels investigadors, cal saber quee la llum visible es troba
en un rang d’energia d’uns 1 a 3 volts d’electrons. © Desy, Science Communication Lab
Recordem que a la configuració del vídeo podeu triar l'idioma dels subtítols
en un rang d’energia d’uns 1 a 3 volts d’electrons. © Desy, Science Communication Lab
Recordem que a la configuració del vídeo podeu triar l'idioma dels subtítols
Un primer esclat gamma l’estiu del 2018
Alertats per observacions de dos telescopis espacials de la NASA, Swift i Fermi, astrònoms que van operar el sistema estereoscòpic d’alta energia (HESS) a Namíbia el juliol del 2018, van ser els primers a detectar (des del terra), els raigs gamma d'elevada energia d’un esdeveniment anomenat GRB 180720B i que es va produir a no menys de sis mil milions d’anys llum de la nostra Terra. Es van registrar gairebé 120 fotons amb una energia d’entre 100 i 440 GeV, (entre 100 i 440 mil milions d’electró-volts). Capturat, a més, gairebé deu hores després de l’aparició del creixement dels raigs gamma i durant una durada de dues hores.
Es va demostrar per primera vegada la presència de partícules accelerades a energies extremes en ràfegues de raigs gamma. Però també per destacar que aquestes partícules encara existeixen, o es creen, molt després de l'esclat inicial. La hipòtesi més probable és que l’explosió inicial provoca la formació d’un raig de plasma que, quan es troba amb el medi interestel·lar, s’alenteix i crea una ona de xoc que després actua com a “accelerador còsmic de partícules” .
Els investigadors creuen que les partícules carregades son desviades cap als forts camps magnètics generats per l'explosió. Després emeten l’anomenada radiació de sincrotró, similar a la radiació produïda en els acceleradors de partícules a la Terra. Per assolir els nivells d’energia detectats el juliol de 2018 pels astrònoms, els fotons de sincrotró probablement xoquen amb les partícules ràpides que els han generat, en un pas anomenat dispersió de Compton inversa.
Els investigadors creuen que les partícules carregades son desviades cap als forts camps magnètics generats per l'explosió. Després emeten l’anomenada radiació de sincrotró, similar a la radiació produïda en els acceleradors de partícules a la Terra. Per assolir els nivells d’energia detectats el juliol de 2018 pels astrònoms, els fotons de sincrotró probablement xoquen amb les partícules ràpides que els han generat, en un pas anomenat dispersió de Compton inversa.
Un dels esclats de raigs gamma de molta alta energia vistos per la xarxa de telescopis HESS.
La creu vermella indica la posició a l’inici, determinada a partir de
mesures òptiques. © Abdalla et al., HESS Collaboration
La creu vermella indica la posició a l’inici, determinada a partir de
mesures òptiques. © Abdalla et al., HESS Collaboration
Comprendre millor aquests fenòmens extrems
Els investigadors del Telescopi de raigs gamma per emissió de radiació Cherenkov a l'atmosfera (Magic) a l'illa de La Palma (Espanya) van registrar, el gener de 2019, rajos d'una altra ràfega de ràdio gamma, anomenada GRB 190114C, i que va succeir fa prop de quatre mil milions d'anys llum de nosaltres. "Hem començat a observar l'esdeveniment només 57 segons després de la seva detecció inicial i en 20 minuts vam registrar al voltant de mil fotons d'energies entre 0,2 i 1 TeV (entre 200 i 1.000 mil milions de electró– volts). Aquests són, amb molt, els fotons més energètics descoberts mai al voltant d’un esclat gamma", afirma Cosimo Nigro, astrònom del grup Magic.
Per entendre l’origen d’aquests fotons, un tercer equip va optar per estudiar la regió mitjançant el Telescopi Espacial Hubble. Una regió en què hi ha dues galàxies en interacció. "Les nostres observacions suggereixen que l'esdeveniment es va produir al centre d'una galàxia massiva i brillant, en un entorn molt dens", diu Andrew Levan, astrònom de la Universitat Radboud (Països Baixos). "És insòlit i això podria explicar la força de l'emissió".
Més enllà d’això, els astrònoms també s’han adonat que abans mancaven aproximadament la meitat del “pressupost energètic” dels esclats de raigs gamma. Ja que a les mesures demostren que l’energia alliberada en els rajos gamma d’energia molt elevada és comparable al conjunt de la quantitat de radiació emesa a totes les energies inferiors. Un resultat qualificat pels investigadors de "notable". I què és probable que faci avançar la comprensió d’aquest tipus de fenòmens violents. Fins i tot abans de la posada en funcionament de la propera generació d’observatoris de raigs gamma, com ara el Cherenkov Telescope Array, que constarà de 100 instruments repartits en dos llocs, un a l’hemisferi nord, a La Palma, i l’altre a l’hemisferi sud, al costat del Cerro Paranal (Xile). Les seves primeres observacions, però, no haurien de produir-se abans del 2023.
Per entendre l’origen d’aquests fotons, un tercer equip va optar per estudiar la regió mitjançant el Telescopi Espacial Hubble. Una regió en què hi ha dues galàxies en interacció. "Les nostres observacions suggereixen que l'esdeveniment es va produir al centre d'una galàxia massiva i brillant, en un entorn molt dens", diu Andrew Levan, astrònom de la Universitat Radboud (Països Baixos). "És insòlit i això podria explicar la força de l'emissió".
Més enllà d’això, els astrònoms també s’han adonat que abans mancaven aproximadament la meitat del “pressupost energètic” dels esclats de raigs gamma. Ja que a les mesures demostren que l’energia alliberada en els rajos gamma d’energia molt elevada és comparable al conjunt de la quantitat de radiació emesa a totes les energies inferiors. Un resultat qualificat pels investigadors de "notable". I què és probable que faci avançar la comprensió d’aquest tipus de fenòmens violents. Fins i tot abans de la posada en funcionament de la propera generació d’observatoris de raigs gamma, com ara el Cherenkov Telescope Array, que constarà de 100 instruments repartits en dos llocs, un a l’hemisferi nord, a La Palma, i l’altre a l’hemisferi sud, al costat del Cerro Paranal (Xile). Les seves primeres observacions, però, no haurien de produir-se abans del 2023.
Ho he vist aquí.
