Gama spinduliai: stipriausia spinduliuotė visatoje

Taip atrodo gama spindulių dangus, matomas NASA Fermi teleskopu. Visi ryškūs šaltiniai skleidžia didesnio nei 1 GeV (giga-elektronų voltų) gama spindulius. Autoriai: NASA/DOE/Fermi LAT bendradarbiavimas

Visi yra girdėję apie elektromagnetinį spektrą. Tai visų šviesos bangų ilgių ir dažnių rinkinys, nuo radijo ir mikrobangų iki ultravioletinių ir gama. Šviesa, kurią matome, vadinama „matoma“ spektro dalimi. Likusieji dažniai ir bangos yra nematomi mūsų akims, tačiau aptinkami naudojant specialius instrumentus.

Gama spinduliai yra pati energingiausia spektro dalis. Jie turi trumpiausius bangos ilgius ir aukščiausius dažnius. Dėl šių savybių jie yra labai pavojingi gyvybei, tačiau jie taip pat sako astronomams a daug apie juos skleidžiančius objektus visatoje. Gama spinduliai atsiranda Žemėje, atsirandantys, kai kosminiai spinduliai patenka į mūsų atmosferą ir sąveikauja su dujų molekulėmis. Jie taip pat yra radioaktyviųjų elementų skilimo, ypač branduolinių sprogimų ir branduolinių reaktorių, šalutinis produktas.

Gama spinduliai ne visada yra mirtina grėsmė: medicinoje jie naudojami vėžiui gydyti (be kita ko). Tačiau yra kosminių šių žudikų fotonų šaltinių, ir jie ilgiausiai liko paslaptimi astronomams. Jie liko tokie, kol buvo pastatyti teleskopai, galintys aptikti ir ištirti šias didelės energijos emisijas.

Kosminiai gama spindulių šaltiniai

Šiandien mes žinome daug daugiau apie šią spinduliuotę ir iš kur ji atsiranda visatoje. Astronomai aptinka šiuos spindulius iš itin energingos veiklos ir objektų, tokių kaipsupernovos sprogimai, neutroninės žvaigždės , ir juodųjų skylių sąveika . Juos sunku ištirti dėl didelės energijos, kartais jie yra labai ryškūs „matomoje“ šviesoje ir dėl to, kad mūsų atmosfera apsaugo mus nuo daugumos gama spindulių. Norėdami tinkamai „matyti“ šią veiklą, astronomai į kosmosą siunčia specializuotus instrumentus, kad galėtų „matyti“ gama spindulius iš aukštai virš apsauginės Žemės oro dangos. NASA skrieja orbitoje Swift palydovas ir Fermi gama spindulių teleskopas yra vieni iš instrumentų, kuriuos astronomai šiuo metu naudoja šiai spinduliuotei aptikti ir tirti.

Gama spindulių pliūpsniai

Per pastaruosius kelis dešimtmečius astronomai aptiko itin stiprius gama spindulių pliūpsnius iš įvairių dangaus taškų. Žodžiu „ilgas“ astronomai reiškia tik nuo kelių sekundžių iki kelių minučių. Tačiau jų atstumai, svyruojantys nuo milijonų iki milijardų šviesmečių, rodo, kad šie objektai ir įvykiai turi būti labai ryškūs, kad būtų matomi iš visos visatos.

Vadinamieji „gama spindulių pliūpsniai“ yra patys energingiausi ir ryškiausi kada nors užfiksuoti įvykiai. Jie gali išsiųsti milžiniškus energijos kiekius vos per kelias sekundes – daugiau nei Saulė išskirs per visą savo egzistavimą. Dar visai neseniai astronomai galėjo tik spėlioti, kas sukėlė tokius didžiulius sprogimus. Tačiau naujausi stebėjimai padėjo jiems susekti šių įvykių šaltinius. Pavyzdžiui, Swift palydovas aptiko gama spindulių pliūpsnį, kilusį gimus juodajai skylei, kuri buvo nutolusi nuo Žemės daugiau nei 12 milijardų šviesmečių. Tai labai ankstyva visatos istorija.

Yra trumpesnių, mažiau nei dviejų sekundžių trukmės serijų, kurios iš tikrųjų buvo paslaptis daugelį metų. Galiausiai astronomai šiuos įvykius susiejo su veikla, vadinama „kilonovomis“, kurios atsiranda, kai susilieja dvi neutroninės žvaigždės, neutroninė žvaigždė ar juodoji skylė. Susijungimo metu jie skleidžia trumpus gama spindulių pliūpsnius. Jie taip pat gali skleisti gravitacines bangas.

Gama spindulių astronomijos istorija

Gama spindulių astronomija prasidėjo Šaltojo karo metais. Gama spindulių pliūpsnius (GRB) pirmą kartą aptiko septintajame dešimtmetyje Žvakė palydovų parkas. Iš pradžių žmonės nerimavo, kad tai branduolinės atakos ženklai. Per ateinančius dešimtmečius astronomai pradėjo ieškoti šių paslaptingų tikslių sprogimų šaltinių, ieškodami optinės šviesos (matomos šviesos) signalų ir ultravioletinių spindulių, rentgeno spindulių ir signalų. Paleidimas Komptono gama spindulių observatorija 1991 metais kosminių gama spindulių šaltinių paieškas pakilo į naujas aukštumas. Jo stebėjimai parodė, kad GRB yra visoje visatoje ir nebūtinai mūsų Paukščių Tako galaktikoje.

Nuo to laiko, BeppoSAX observatorija, paleista Italijos kosmoso agentūros, taip pat Didelės energijos pereinamasis tyrinėtojas (paleido NASA) buvo naudojami GRB aptikti. Europos kosmoso agentūros INTEGRALUS misija prisijungė prie medžioklės 2002 m. Visai neseniai Fermi gama spindulių teleskopas apžiūrėjo dangų ir nubrėžė gama spindulių skleidėjus.

Greito GRB aptikimo poreikis yra labai svarbus norint išsiaiškinti juos sukeliančius didelės energijos įvykius. Viena vertus, labai trumpi įvykiai labai greitai išnyksta, todėl sunku išsiaiškinti šaltinį. Rentgeno palydovai gali užfiksuoti medžioklę (nes paprastai būna susijęs rentgeno spindulių blyksnis). Siekdamas padėti astronomams greitai nustatyti GRB šaltinį, Gama Ray Bursts Coordinates Network nedelsdamas siunčia pranešimus mokslininkams ir institucijoms, dalyvaujančioms šių protrūkių tyrime. Tokiu būdu jie gali iš karto planuoti tolesnius stebėjimus naudodami antžemines ir kosmines optines, radijo ir rentgeno observatorijas.

Kai astronomai tyrinės daugiau šių protrūkių, jie geriau supras juos sukeliančią labai energingą veiklą. Visata užpildyta GRB šaltiniais, todėl tai, ką jie sužinos, taip pat daugiau papasakos apie didelės energijos kosmosą.

Greiti faktai

• Gama spinduliai yra energingiausia žinoma spinduliuotės rūšis. Juos skleidžia labai energingi objektai ir procesai visatoje.
• Gama spinduliai taip pat gali būti sukurti laboratorijoje, o tokio tipo spinduliuotė naudojama kai kuriose medicinos srityse.
• Gama spindulių astronomija atliekama naudojant orbitoje skriejančius palydovus, kurie gali juos aptikti be Žemės atmosferos trukdžių.