Hai đợt phun trào của tia gamma từ các ngôi sao phát nổ ở các thiên hà xa xôi đã làm rung chuyển Trái đất bằng các photon năng lượng cao nhất được phát hiện từ một trong những vụ nổ này. Cơn mưa của các hạt ánh sáng cho thấy cái gọi là vụ nổ tia gamma dài - trong số những vụ nổ mạnh nhất trong vũ trụ - tạo ra các photon năng lượng như vậy.
Ts Đây là viên đá Rosetta của vụ nổ tia gamma, theo ông Tsvi Piran, nhà vật lý thiên văn tại Đại học Do Thái Jerusalem, người không tham gia vào nghiên cứu này.
Các vụ nổ tia gamma dài, hay GRB, đánh dấu cái chết của một ngôi sao lớn khi nó phát nổ và để lại một ngôi sao neutron hoặc lỗ đen. (Mặt khác, GRB ngắn, đi kèm với sự va chạm giữa các ngôi sao neutron, chẳng hạn như vụ va chạm được phát hiện bởi các máy dò sóng hấp dẫn vào năm 2017 (SN: 10/16/17). Cho đến nay, các photon năng lượng mạnh nhất tỏa ra từ rất lâu GRB thường đạt cực đại ở mức vài triệu volt năng lượng, hoặc năng lượng gấp khoảng một triệu lần so với các photon mà mắt chúng ta phát hiện được.
Kỷ lục đó đã bị đập tan. Vào tháng 7 năm 2018, đài thiên văn HESS, cách thủ đô Windhoek của Namibia khoảng 100 km về phía tây nam, đã ghi lại các photon từ GRB với khoảng 100 tỷ đến 440 tỷ volt điện tử, 10 giờ sau vụ nổ ban đầu. Sáu tháng sau, vào tháng 1 năm 2019, hai chiếc kính thiên văn MAGIC song sinh ở đảo Canary của La Palma đã nhìn thấy một vụ nổ khác và bắt được các photon với năng lượng khổng lồ 1 nghìn tỷ volt. Người giữ kỷ lục trước đó từ GRB là một photon đơn lẻ với 94 tỷ volt, được phát hiện từ vụ nổ tia gamma năm 2013 (SN: 11/21/13). Những phát hiện mới xuất hiện trong ba bài báo được xuất bản vào ngày 20 tháng 11 trên tạp chí Nature.
Razmik Mirzoyan, một nhà vật lý thiên văn tại Viện Vật lý Max Planck ở Munich, người đã dẫn đầu nghiên cứu về vụ nổ vật lý năm 2019 ở Munich. . Những lý thuyết này đưa ra những lời giải thích khác nhau về cách từ trường, electron và ánh sáng xung quanh tương tác bên trong các mảnh vỡ từ vụ nổ GRB để tạo ra tia gamma. Để kiểm tra những ý tưởng này, một số đội đã săn lùng các tia gamma năng lượng rất cao trong nhiều năm, Mirzoyan nói. Chúng tôi đã cố gắng trong 15 năm, nhưng không bao giờ thành công.
Thành công mới của họ cho thấy một câu chuyện về cách các photon GRB có được sức sống mạnh mẽ như vậy. Sóng xung kích từ vụ nổ làm tăng tốc các electron lên gần tốc độ ánh sáng và tạo ra từ trường. Các electron quất xung quanh các đường sức từ và phát ra các photon năng lượng tương đối thấp. Các photon này, cùng với các photon khác đi qua từ các thiên hà khác, sau đó được tăng sức mạnh bằng cách bật lại và đánh cắp năng lượng từ các electron tốc độ này. Nó hướng dẫn bước cuối cùng này, được gọi là tán xạ Compton ngược, cung cấp cho một số photon GRB năng lượng cực đoan của chúng.
Lý thuyết cơ bản này đã xuất hiện từ hơn 20 năm trước, nhưng không có bằng chứng, ông Pir Piran nói. Cẩu Nó tuyệt vời đến nỗi họ đã nhận được nó.
Khám phá này được giúp đỡ bởi sự gần gũi tương đối của hai vụ nổ. Ánh sáng từ vụ nổ năm 2018 mất khoảng 6 tỷ năm để đến Trái đất; vụ nổ năm 2019 cần khoảng 4,5 tỷ năm. Trong khi điều đó đặt cả hai vụ nổ vượt xa khu vực thiên hà của chúng ta, chúng lại gần hơn nhiều so với GRB điển hình.
Anatomy of a GRB
Sau hậu quả của một ngôi sao phát nổ, sóng xung kích đập vào khí xung quanh và gia tốc các electron, lần lượt bơm ra các tia gamma năng lượng rất cao, lần đầu tiên được phát hiện lần đầu tiên. Các vụ nổ cũng phát ra ánh sáng ở bước sóng trên phổ điện từ.
Các photon cực đoan tiết lộ một vài mẩu tin về GRB. Để tán xạ Compton nghịch đảo hoạt động, các photon năng lượng thấp cần tỷ lệ tốt để chạy vào các electron. Edna Ruiz-Velasco, nhà vật lý thiên văn tại Viện Vật lý hạt nhân Max Planck ở Heidelberg, Đức, người đã nghiên cứu vụ nổ năm 2018 cho biết, điều này cho bạn biết rằng bạn có một môi trường rất dày đặc xung quanh vụ nổ.
Cũng có vẻ như các nhà thiên văn học đã đánh giá thấp một GRB có thể đóng gói bao nhiêu. Các GRB phát ra ánh sáng trên toàn bộ phổ điện từ - từ sóng vô tuyến đến tia gamma - và vụ nổ năm 2019 đã bơm nhiều năng lượng vào các photon tia gamma cực mạnh của nó như đã chiếu vào nhiều tia X hơn, Mirzoyan nói. Điều đó làm tăng năng lượng tổng thể cho GRB - đã tương đương với toàn bộ năng lượng sản xuất của mặt trời trong suốt vòng đời của nó - khoảng một phần ba, ông nói.
0 Comments:
Đăng nhận xét