Gama lúče: Najsilnejšie žiarenie vo vesmíre

Takto vyzerá obloha s gama lúčmi, ktorú vidí teleskop NASA Fermi. Všetky jasné zdroje vyžarujú gama žiarenie o sile vyššej ako 1 GeV (giga-elektrón-volt). Poďakovanie: NASA/DOE/Fermi LAT Collaboration

Každý už počul o elektromagnetickom spektre. Je to súbor všetkých vlnových dĺžok a frekvencií svetla, od rádiového a mikrovlnného až po ultrafialové a gama. Svetlo, ktoré vidíme, sa nazýva „viditeľná“ časť spektra. Zvyšné frekvencie a vlny sú pre naše oči neviditeľné, ale zistiteľné pomocou špeciálnych prístrojov.

Gama lúče sú najenergetickejšou časťou spektra. Majú najkratšie vlnové dĺžky a najvyššie frekvencie. Tieto vlastnosti ich robia mimoriadne nebezpečnými pre život, ale astronómom tiež hovoria a veľa o objektoch, ktoré ich vo vesmíre vyžarujú. Gama-lúče sa vyskytujú na Zemi, vznikajú, keď kozmické lúče dopadnú na našu atmosféru a interagujú s molekulami plynu. Sú tiež vedľajším produktom rozpadu rádioaktívnych prvkov, najmä pri jadrových výbuchoch a v jadrových reaktoroch.

Gama lúče nie sú vždy smrteľnou hrozbou: v medicíne sa používajú na liečbu rakoviny (okrem iného). Existujú však kozmické zdroje týchto vražedných fotónov a najdlhšie zostali pre astronómov záhadou. Zostali tak, kým neboli postavené teleskopy, ktoré by dokázali detekovať a študovať tieto vysokoenergetické emisie.

Kozmické zdroje gama lúčov

Dnes vieme oveľa viac o tomto žiarení a o tom, odkiaľ vo vesmíre pochádza. Astronómovia zisťujú tieto lúče z extrémne energetických aktivít a objektov ako naprvýbuchy supernov, neutrónové hviezdy , a interakcie čiernych dier . Je ťažké ich študovať kvôli vysokým energiám, niekedy sú veľmi jasné vo „viditeľnom“ svetle a skutočnosti, že naša atmosféra nás chráni pred väčšinou gama lúčov. Aby astronómovia správne „videli“ tieto aktivity, posielajú do vesmíru špecializované prístroje, aby mohli „vidieť“ gama lúče vysoko nad ochrannou vzdušnou pokrývkou Zeme. Na obežnej dráhe NASA Swift satelit a Fermiho gama ďalekohľad patria medzi nástroje, ktoré astronómovia v súčasnosti používajú na detekciu a štúdium tohto žiarenia.

Záblesky gama žiarenia

Počas niekoľkých posledných desaťročí astronómovia zaznamenali mimoriadne silné záblesky gama lúčov z rôznych miest na oblohe. Pod pojmom „dlhý“ majú astronómovia na mysli iba niekoľko sekúnd až niekoľko minút. Avšak ich vzdialenosti v rozmedzí od miliónov až po miliardy svetelných rokov naznačujú, že tieto objekty a udalosti musia byť veľmi jasné, aby ich bolo možné vidieť z celého vesmíru.

Takzvané „záblesky gama“ sú najenergickejšie a najjasnejšie udalosti, aké boli kedy zaznamenané. Dokážu vyslať obrovské množstvo energie len za pár sekúnd – viac, ako Slnko uvoľní počas celej svojej existencie. Až donedávna mohli astronómovia len špekulovať o tom, čo spôsobilo také masívne výbuchy. Nedávne pozorovania im však pomohli vypátrať zdroje týchto udalostí. Napríklad, Swift Satelit zachytil záblesk gama žiarenia, ktorý pochádzal zo zrodu čiernej diery, ktorá ležala viac ako 12 miliárd svetelných rokov od Zeme. To je veľmi skoro v histórii vesmíru.

Sú tam kratšie výbuchy, dlhé menej ako dve sekundy, ktoré boli roky naozaj záhadou. Nakoniec astronómovia spojili tieto udalosti s aktivitami nazývanými „kilonovy“, ku ktorým dochádza, keď sa dve neutrónové hviezdy alebo neutrónová hviezda alebo čierna diera spoja. V momente zlúčenia vydávajú krátke záblesky gama žiarenia. Môžu tiež vyžarovať gravitačné vlny.

História astronómie gama žiarenia

Gama astronómia začala počas studenej vojny. Záblesky gama žiarenia (GRB) boli prvýkrát zaznamenané v 60. rokoch 20. storočia Sviečka flotila satelitov. Ľudia sa spočiatku obávali, že ide o príznaky jadrového útoku. Počas nasledujúcich desaťročí astronómovia začali hľadať zdroje týchto záhadných presných výbuchov hľadaním signálov optického svetla (viditeľného svetla) a ultrafialových, röntgenových a signálov. Spustenie programu Compton Gamma Ray Observatory v roku 1991 posunulo hľadanie kozmických zdrojov gama žiarenia do nových výšin. Jeho pozorovania ukázali, že GRB sa vyskytujú v celom vesmíre a nie nevyhnutne v našej vlastnej galaxii Mliečna dráha.

Od tej doby, BeppoSAX observatórium, ktoré spustila Talianska vesmírna agentúra, ako aj observatórium High Energy Transient Explorer (spustené NASA) boli použité na detekciu GRB. Európskej vesmírnej agentúry INTEGRÁLNE misia sa pripojila k lovu v roku 2002. Nedávno Fermiho gama ďalekohľad preskúmal oblohu a zmapoval gama žiariče.

Potreba rýchlej detekcie GRB je kľúčom k vyhľadaniu vysokoenergetických udalostí, ktoré ich spôsobujú. Po prvé, veľmi krátke udalosti veľmi rýchlo vymiznú, čo sťažuje zistenie zdroja. X-satelity môžu zachytiť lov (keďže zvyčajne dochádza k súvisiacemu röntgenovému záblesku). S cieľom pomôcť astronómom rýchlo zamerať sa na zdroj GRB, súradnicová sieť gama zábleskov okamžite rozošle upozornenia vedcom a inštitúciám zapojeným do štúdia týchto výbojov. Týmto spôsobom môžu okamžite plánovať následné pozorovania pomocou pozemných a vesmírnych optických, rádiových a röntgenových observatórií.

Keď astronómovia študujú viac týchto výbuchov, získajú lepšie pochopenie veľmi energetických aktivít, ktoré ich spôsobujú. Vesmír je plný zdrojov GRB, takže to, čo sa naučia, nám tiež povie viac o vysokoenergetickom vesmíre.

Rýchle fakty

• Gama lúče sú najenergetickejším známym typom žiarenia. Vydávajú ich veľmi energetické objekty a procesy vo vesmíre.
• Gama lúče môžu byť tiež vytvorené v laboratóriu a tento typ žiarenia sa používa v niektorých lekárskych aplikáciách.
• Astronómia gama žiarenia sa vykonáva pomocou obiehajúcich satelitov, ktoré ich dokážu odhaliť bez zásahu zemskou atmosférou.