В цялата Вселена, на около 7,5 милиарда светлинни години, умираща звезда пусна някои от най-високо енергийните светлинни астрономи, които някога са виждали. И тези светлинни частици, или фотони, помагат на астрономите да разберат как тези частици се подсилват до такива екстремни енергии.
Астрономите откриха фотоните с ултрависока енергия, докато разглеждаха събитие, наречено избухване на гама-лъчи, или GRB. Мисълта, че е резултат от сблъсъка на неутронни звезди или срутването на масивна звезда, изблици на гама-лъчи се появяват внезапно, понякога само за частица от секундата. Един от тези мимолетни изблици може да освободи повече енергия, отколкото слънцето би генерирало през целия си живот. Тези събития са трудни за улавяне, но последващото сияние следва спукването. Светлината от последващото сияние е по-слаба, но трае по-дълго, което позволява на астрономите да я измерват в детайли.
На 14 януари 2019 г. един такъв изблик на гама-лъчи, наречен GRB 190114C, е открит от два космически телескопа чрез автоматизирана система. В рамките на 22 секунди астрономите на Земята насочиха своите наземни телескопи за измерване на последващото светене след събитието.
"Търсим повече от 20 години", Размик Мирзоян, говорител на майорските телескопи Черенков за атмосферна гама (MAGIC) сътрудничество и съавтор на новото проучване, каза Live Science. Мирзоян каза, че това не е просто късмет, а просто постоянство.
В астрономическо отношение събитието беше сравнително близо, което позволи на астрономите да измерват последващото светене в голям диапазон от дължини на вълните. През следващите 10 дни учените събраха данни от шест сателита и 15 наземни телескопа, които откриха радиация с дължина на вълната, варираща от радио до ултравиолетова светлина.
Анализирайки измерванията от първите десетки секунди след спукването, астрономите откриха фотони с енергия на трилиони електронволти - това е трилиони пъти повече от енергията на типичните фотони, идващи от слънцето.
Докато фотони с енергия над 1 трилион електронни волта са били открити от други астрофизични източници, като остатъци от свръхнови, никой не е бил известен с произход от GRB.
Данните за многоволновата дължина помогнаха на астрономите да установят как частиците се зареждат с енергия. Фотоните с по-ниска енергия се освобождават от частици, спирали около магнитни полета в процес, известен като синхротронно излъчване. За разлика от тях, рекордно свръхвисоките енергийни фотони бяха ускорени чрез сблъсъци с високоенергийни електрони - разновидност на механизма, който учените наричат обратно-комптоново разсейване. Резултатите потвърждават теориите за GRBs и помагат на астрономите да разберат физиката на тези причудливи изблици.
"След повече от 50 години от откриването на GRBs много от основните им аспекти все още остават загадъчни", казва Мирзоян в изявление. "Откриването на гама-излъчване от GRB 190114C ... показва, че експлозиите на GRB са дори по-мощни, отколкото се смяташе досега."
Докато астрономите отдавна търсят такива свръхвисоки енергийни фотони, GRB 190114C не беше рядко събитие - само едно, което е трудно да се намери. Благодарение на телескопи като MAGIC и високоенергийната стереоскопична система (H.E.S.S.), които са проектирани да откриват ултрависоки енергийни гама-лъчи и автоматизирани системи за откриване на първоначални GRBs, учените очакват да заснемат повече такива ултрависоки енергийни фотони в бъдеще.
"Навлизаме в нова ера за откриване на свръхвисоки енергийни фотони", заяви Бинг Джанг, астрофизик от Университета в Невада, Лас Вегас, който не беше ангажиран с новото проучване, заяви пред Live Science в имейл. "Тъй като се очаква богата физика във високоенергийния режим, тези наблюдения със сигурност ще донесат вълнения през идните години."
Новите резултати бяха публикувани на 20 ноември в списание Nature.
