Co na obloze oko nevidí? Třeba záblesky záření gama

Záblesky záření gama GRB (Gamma Ray Bursts) jsou silná vzplanutí vysokoenergetického záření gama trvající od necelé sekundy až do několika minut – což je v kosmologickém měřítku pouhé mžiknutí oka. Je známo, že se mnohdy objevují v obrovských vzdálenostech od Země, až u samé hranice pozorovatelného vesmíru. Krátké gama záblesky lze ale zaznamenat i na Zemi, např. v bouřkově aktivních oblastech. Takové gama záblesky pak označujeme zkratkou TGF (Terrestrial Gamma-ray Flashes).

Na počátku objevu gama záblesků stála studená válka. Spojené státy americké vyslaly v letech 1963–1965 do kosmického prostoru 3 dvojice družic Vela za účelem kontroly, zda Sovětský svaz neprovádí zakázané zkoušky jaderných zbraní v kosmickém prostoru nebo dokonce na Měsíci.

Družice brzy po svém vypuštění, opravdu detekovaly výbuchy o obrovských energiích. Američané naštěstí vyloučili, že by se mohlo jednat o sovětské jaderné zbraně, neboť se ukázalo, že jde o veskrze přírodní kosmické jevy. V roce 1973 předala armáda výsledky astronomům, kteří o těchto jevech do této doby neměli ani tušení.

TIP:   Abell 2597: Superhmotná černá díra utváří kolosální fontánu molekulárního plynu

I v současnosti se badatelé stále snaží odhalit povahu tohoto jevu. Mají sice již v mnohém jasno, stále ale zůstává nemálo otazníků. Pozorování ukazují, že existují dva typy záblesků záření gama – krátké (trvající méně než několik sekund) a dlouhé. Mělo se proto za to, že je způsobují dva odlišné druhy kosmických událostí.

V roce 2003 se astronomové pracující s dalekohledy ESO významně zasloužili o to, že dlouhotrvající záblesky záření gama byly ztotožněny s výbuchy kolabujících velmi hmotných hvězd, známými jako “hypernovy”. Vědci sledovali dosvity exploze celý měsíc a dokázali, že záření má podobné charakteristiky, jako když masivní hvězdy na konci svého života vybuchují jako supernovy.

V roce 2005 dalekohledy ESO poprvé detekovaly optický dosvit krátkého vzplanutí záření gama. Astronomové sledovali toto světlo tři týdny a dokázali, že krátké záblesky gama – na rozdíl od dlouhých – nemohou být způsobeny výbuchem hypernovy. Namísto toho soudí, že doprovázejí tak dramatické události, jako je splynutí neutronových hvězd nebo černých děr.

Příkladem budiž krátký záblesk gama záření s vysokou energií, kterou detekoval kosmický gama teleskop Fermi 14. září 2015. Analýzy ukázaly, že tento záblesk souvisí se zachycenými gravitačními vlnami zařízením LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory); obě události dělilo jen půl vteřiny. Vědci předpokládají, že zachycený jev byl způsoben fúzí dvou černých děr o hmotnosti asi 30 Sluncí.

K obdobné situaci dojde, nastane-li srážka dvou kolem sebe kroužících neutronových hvězd. Tomuto jevu říkáme koalescence. Při srážce vzniká výbuch s vysokou energií, gravitační vlny a následně gama záblesk (viz video).

Velkým překvapením pro fyziky bylo zjištění, že krátké gama záblesky vznikají také v bouřkově aktivních oblastech. Od 90. let 20. století detekujeme tento jev jak z oběžné dráhy, tak z pozemských měřících stanic. Záblesky se objevují ve výšce 15 až 21 km a směřují vzhůru. Jako první je detekovala v roce 1994 družice CGRO, která jich za deset let své existence zachytila 77. Pozorováním observatoře RHESSI víme, že je na celé Zemi generováno přibližně 50 TGF (Terrestrial Gamma-ray Flashes) denně.

Oproti gama zábleskům přicházejících z vesmíru jsou atmosférické gama záblesky velmi krátké, většinou trvají kolem jedné milisekundy. Další podrobnosti, zejména pak okolnosti samotného vzniku TGF, nám snad již brzy odhalí nový přístroj ASIM (Atmosphere-Space Interactions Monitor), známý též jako „kosmický lovec bouří“, který byl nedávno instalován vně evropské kosmické laboratoře Columbus na ISS.

Zdroj: wikipedia.org, NASA Goddard, ESA, ESO, novinkykosmonautiky.blogspot.com, astrovm.cz, osel.cz, observatory.cz, aldebaran.cz, foto: NASA’s Goddard Space Flight Center/CI Lab, ESA–D. Ducros, video: NASA’s Goddard Space Flight Center/CI Lab (YouTube)