Vědci objevili bezprecedentní energetické čáry v rekordním záblesku záření gama

Průkopnická studie odhalila nové spektrální čáry gama záření v nejjasnějším gama záblesku ve vesmíru, GRB 221009A, odhalující hlubší pohled do fyziky záblesků gama záření. Nový výzkum dosud nejjasnějších záblesků gama (GRB) odhalil bezprecedentní čáry gama záření, které poskytují nový pohled na fyziku těchto jevů.

Záblesky záření gama (GRB) jsou nejsilnější exploze ve vesmíru, které nabízejí cenné pohledy na hvězdy, galaxie a vesmír. Od jejich objevu v 60. letech 20. století zasáhl Zemi 9. října 2022 nejjasnější GRB, jaký byl kdy zaznamenán – GRB 221009A. Jeho jasnost byla tak extrémní, že narušila normální fungování mnoha gama dalekohledů.

Naštěstí GECAM-C, vypuštěný na palubě satelitu 27. 7. 2022, třetí přístroj ze série GECAM, který Shaolin Xiong navrhl, poskytl přesné měření výbuchu s vysokým rozlišením díky svému vyhrazenému designu pro jasné události. S ohledem na rekordní jas a bohaté soubory pozorovacích dat si výzkumný tým rychle uvědomil, že tento GRB poskytuje vzácnou příležitost k hledání gama čar ve spektru, které jsou kriticky důležité, ale nikdy předtím nebyly v GRB zjištěny.

Výzkum vedl prof. Shaolin Xiong (Ústav fyziky vysokých energií, Čínská akademie věd), prof. Jirong Mao (observatoře Yunnan, Čínská akademie věd) a prof. Shuang-Nan Zhang (Institut fyziky vysokých energií, Čínská Akademie věd).

Komplexní spektrální analýza
Za tímto účelem provedl výzkumný tým komplexní spektrální analýzu společných pozorovacích dat ze dvou vesmírných gama monitorů. „GECAM-C poskytl přesné spektrální měření pro celý průběh tohoto výbuchu, zatímco Fermi/GBM mohl rozšířit spektrum na vyšší energetické pásmo. Společně mohou poskytnout velmi široký rozsah měření spektra a vyhledávání spektrálních čar,“ říká Shaolin Xiong.

„Brzy poté, co jsme zahájili tuto analýzu, jsme si všimli, že nad spektrem kontinua, které je obvykle vidět v GRB, jsou v některých časových intervalech tohoto výbuchu některé zajímavé nadbytečné rysy. Mysleli jsme si, že by to mohl být grál, který jsme hledali,“ řekl první autor tohoto článku Yanqiu Zhang, doktorand na Institutu fyziky vysokých energií.

Přísné ověřování výsledků
„Věděli jsme však, že existuje tolik věcí, které je třeba zkontrolovat, než to prohlásíme, protože mnoho nepolapitelných faktorů, jako je odečítání pozadí, instrumentální efekty a systematické chyby v odezvě detektoru, může vést k falešným prvkům ve spektru pro jasné záblesky; proto musíme všechny tyto problémy co nejvíce prozkoumat. V této studii hodně pomohlo, že jsme měli dva dalekohledy, které se navzájem křížově kontrolovaly,“ říká Shaolin Xiong.

Po velmi náročných analýzách těchto problémů po mnoho měsíců se výzkumné skupině podařilo odvodit spolehlivá spektra tohoto GRB a najít řadu emisních čar nad typickými spektry GRB. Je pozoruhodné, jak dále zjistili, že jak energie, tak tok se vyvíjejí jako mocninná funkce času. „Takovou fyzickou evoluci nelze vytvořit žádnými faktory, na které si vzpomeneme, a proto poskytuje solidní důkaz reality a původu GRB těchto gama paprsků,“ říká Shaolin Xiong.

Je zajímavé, že tým si všiml, že tato energie je až 37 milionů elektronvoltů během jasné části výbuchu. „Pokud je nám známo, významná linie gama záření s tak vysokou energií nebyla nikdy předtím spatřena; proto věříme, že jde o spektrální čáru s nejvyšší energií, která byla dosud ve vesmíru pozorována,“ říká Shuang-Nan Zhang.

V této práci tým také diskutoval o některých možných scénářích pro vysvětlení pozorovaných rysů gama paprsků, včetně evoluce mocninného zákona energie a linie čáry a téměř konstantního poměru šířky čáry k její energii. „Tyto objevy vrhají nové a jedinečné světlo na fyziku GRB a jeho relativistického jetu (výtrysku). K úplnému pochopení pozorované linie gama záření je zapotřebí více teoretických studií,“ říká Jirong Mao.

Zdroj: https://scitechdaily.com/the-universes-brightest-explosion-scientists-discover-unprecedented-energy-lines-in-record-breaking-gamma-ray-burst/

autor: František Martinek