Promienie gamma są częścią wszechświata o wysokiej energii

Wszyscy słyszeli o spektrum elektromagnetycznym. Jest to zbiór wszystkich długości fali i częstotliwości światła, od radia i mikrofalówki po ultrafiolet i gamma. Światło, które widzimy, nazywa się „widzialną” częścią widma. Reszta częstotliwości i fal jest niewidoczna dla naszych oczu, ale wykrywalna za pomocą specjalnych instrumentów.

Promienie gamma są najbardziej energetyczną częścią widma. Mają najkrótsze długości fali i najwyższe częstotliwości. Te cechy sprawiają, że są niezwykle niebezpieczne dla życia, ale mówią również astronomom los o przedmiotach, które emitują je we wszechświecie. Promienie gamma występują na Ziemi, powstają, gdy promienie kosmiczne uderzają w naszą atmosferę i wchodzą w interakcje z cząsteczkami gazu. Są także produktem ubocznym rozpadu pierwiastków promieniotwórczych, szczególnie w wybuchach jądrowych i reaktorach jądrowych.

Promienie gamma nie zawsze są śmiertelnym zagrożeniem: w medycynie są stosowane w leczeniu raka (między innymi). Istnieją jednak kosmiczne źródła tych zabójczych fotonów i przez długi czas pozostawały tajemnicą dla astronomów. Tak pozostało, dopóki nie zbudowano teleskopów, które mogłyby wykrywać i badać te wysokoenergetyczne emisje.

Dziś wiemy znacznie więcej o tym promieniowaniu i jego pochodzeniu we wszechświecie. Astronomowie wykrywają te promienie z niezwykle energicznych działań i obiektów takich jak wybuchy supernowych, gwiazdy neutronowe, i interakcje z czarną dziurą. Są one trudne do zbadania ze względu na wysokie energie, czasami są bardzo jasne w świetle „widzialnym”, a fakt, że nasza atmosfera chroni nas przed większością promieni gamma. Aby „zobaczyć” te czynności poprawnie, astronomowie wysyłają do kosmosu wyspecjalizowane instrumenty, aby mogli „widzieć” promienie gamma z wysoko ponad ochronnym płaszczem powietrza Ziemi. Orbitowanie NASA Szybki satelita i Teleskop Fermi Gamma należą do instrumentów, które astronomowie używają obecnie do wykrywania i badania tego promieniowania.

W ciągu ostatnich kilku dekad astronomowie wykryli niezwykle silne rozbłyski promieniowania gamma z różnych punktów na niebie. Przez „długi” astronomowie oznaczają tylko kilka sekund do kilku minut. Jednak ich odległości, od milionów do miliardów lat świetlnych, wskazują, że te obiekty i wydarzenia muszą być bardzo jasne, aby można je było zobaczyć z całego wszechświata.

Tak zwane „rozbłyski gamma” są najbardziej energetycznymi i najjaśniejszymi zdarzeniami, jakie kiedykolwiek zarejestrowano. Mogą wysłać olbrzymie ilości energii w ciągu zaledwie kilku sekund - więcej niż Słońce uwolni przez całe swoje istnienie. Do niedawna astronomowie mogli jedynie spekulować na temat przyczyn tak ogromnych wybuchów. Jednak ostatnie obserwacje pomogły im wyśledzić źródła tych wydarzeń. Na przykład Szybki satelita wykrył rozbłysk gamma, który powstał w wyniku narodzin czarnej dziury, która leżała ponad 12 miliardów lat świetlnych od Ziemi. To bardzo wcześnie w historii wszechświata.

Są krótsze wybuchy, trwające krócej niż dwie sekundy, które naprawdę były tajemnicą przez lata. Ostatecznie astronomowie powiązali te wydarzenia z czynnościami zwanymi „kilonowymi”, które mają miejsce, gdy dwie gwiazdy neutronowe lub gwiazda neutronowa lub czarna dziura łączą się ze sobą. W momencie fuzji emitują krótkie impulsy promieniowania gamma. Mogą również emitować fale grawitacyjne.

Astronomia promieniowania gamma rozpoczęła się podczas zimnej wojny. Błyski gamma (GRB) zostały po raz pierwszy wykryte w latach 60. XX wieku przez Vela flota satelitów. Początkowo ludzie martwili się, że są oznakami ataku nuklearnego. W ciągu następnych dziesięcioleci astronomowie zaczęli szukać źródeł tych tajemniczych punktów eksplozje poprzez wyszukiwanie sygnałów światła optycznego (światła widzialnego) oraz w ultrafiolecie, promieniach rentgenowskich i sygnały. Uruchomienie Obserwatorium promieniowania gamma w Compton w 1991 r. poszukiwania kosmicznych źródeł promieniowania gamma osiągnęły nowy poziom. Jego obserwacje wykazały, że GRB występują w całym wszechświecie i niekoniecznie w naszej własnej Galaktyce Drogi Mlecznej.

Od tego czasu BeppoSAX obserwatorium, uruchomione przez Włoską Agencję Kosmiczną, a także Eksplorator transientów o wysokiej energii (uruchomione przez NASA) zostały wykorzystane do wykrycia GRB. Europejska Agencja Kosmiczna CAŁKA misja dołączyła do polowania w 2002 roku. Niedawno teleskop Fermi Gamma-ray zbadał niebo i sporządził mapę emiterów promieniowania gamma.

Potrzeba szybkiego wykrycia GRB jest kluczem do wyszukiwania zdarzeń o wysokiej energii, które je powodują. Po pierwsze, wydarzenia o bardzo krótkim czasie szybko wygasają, co utrudnia ustalenie źródła. X-satelity mogą rozpocząć polowanie (ponieważ zwykle występuje powiązany rozbłysk rentgenowski). Aby pomóc astronomom szybko dotrzeć do źródła GRB, sieć koordynacyjna Burst Ray Gamma Ray natychmiast wysyła powiadomienia do naukowców i instytucji zaangażowanych w badanie tych wybuchów. W ten sposób mogą natychmiast planować obserwacje za pomocą naziemnych i kosmicznych obserwatoriów optycznych, radiowych i rentgenowskich.

W miarę jak astronomowie badają więcej z tych wybuchów, lepiej zrozumieją bardzo energiczne działania, które je powodują. Wszechświat jest pełen źródeł GRB, więc to, czego się nauczą, powie nam więcej o kosmosie o wysokiej energii.

• Promienie gamma są najbardziej energetycznym znanym rodzajem promieniowania. Są wydzielane przez bardzo energetyczne obiekty i procesy we wszechświecie.
• Promienie gamma można również wytwarzać w laboratorium, a ten rodzaj promieniowania jest wykorzystywany w niektórych zastosowaniach medycznych.
• Astronomia promieniowania gamma odbywa się na orbitujących satelitach, które mogą je wykryć bez ingerencji atmosfery ziemskiej.