Vedecký satelit Fermi, ktorý s účasťou ďalších krajín prevádzkuje NASA, zachytil dosiaľ najintenzívnejší záblesk žiarenia gama z vesmíru. Energia zodpovedá kumulovanej energii deväťtisíc „bežných" supernov, katastrofických výbuchov hviezd. Jav sa odohral v čase, keď ešte naša Zem i Slnko neexistovali a možno ani Mliečna cesta.
Satelit Fermi sa pôvodne volal GLAST. Ide o skratku z The Gamma-ray Large Area Space Telescope čiže Kozmický ďalekohľad pre veľkoplošné pozorovania žiarenia gama.
Nové meno dostal až po vstupe do kozmického priestoru na počesť vynikajúceho amerického fyzika talianskeho pôvodu Enrica Fermiho (1901-1954), nositeľa Nobelovej ceny. Preslávil sa prácami v kvantovej teórii, jadrovej a časticovej fyzike, ale aj konštrukciou prvého jadrového reaktora (a účasťou na vývoji atómovej bomby).
Satelit, celým označením Fermi Gamma-ray Space Telescope čiže Fermiov kozmický ďalekohľad pre gama žiarenie, bol vypustený na orbitu 11. júna 2008 raketou Delta.
Slúži pre výskumy v oblasti astrofyziky a časticovej fyziky. Hlavný podiel na misii, americký, koordinujú NASA a Ministerstvo energetiky USA. Popri amerických vedcoch sa na satelite rozsiahle podieľajú ich kolegovia z Francúzska, Nemecka, Talianska, Japonska a Švédska.
Satelit Fermi v laboratóriách NASA.
Foto: NASA
Dve umelecké vízie satelitu Fermi na obežnej dráhe okolo Zeme pod gama oblohou.
Ilustrácie: NASA E/PO, Sonoma State University a NASA
Obloha v gama
Žiarenie gama je najenergetickejšia forma elektromagnetického vlnenia. Oblohu v tomto pásme vymedzujú - tak ako v iných pásmach elektromagnetického spektra - veľkoplošné a maloplošné či bodové zdroje. Keďže žiarenie gama prakticky nepreniká zemskou atmosférou, na jeho pozorovanie sa využívajú najmä prístroje umiestnené na satelitoch, pri krátkodobejších experimentoch aj na palubách lietadiel a výškových balónov.
Z podstaty žiarenia gama vyplýva aj charakter jeho zdrojov. Pozoruje sa zvlášť v tých častiach vesmíru, kde prebiehajú najbúrlivejšie fyzikálne procesy. To znamená, že v ňom žiaria jadrá galaxií a hviezdy, ktoré sa nachádzajú v určitom extrémnom štádiu vývoja, či už opakovane, alebo unikátne.
Azda najzaujímavejšie sú v tomto ohľade stále záhadné záblesky žiarenia gama, krátkodobé, zväčša iba niekoľkosekundové uvoľnenia obrovského množstva energie. Predstavujú najsvietivejšie výbuchy vo vesmíre na hviezdnej úrovni, aké dnes poznáme.
Vedci ich spájajú s gravitačným kolapsom veľmi hmotných hviezd (desiatky hmotností Slnka) priamo do štádia čiernej diery. Ako stred hviezdy kolabuje vplyvom vlastnej tiaže, von vyrážajú takmer rýchlosťou svetla prúdy materiálu. Razia si cestu smršťujúcou sa hviezdou a keď preniknú cez povrch, pozorujeme gama záblesk.
Prúdy ale pokračujú ďalej a keď sa zrazia s materiálom, ktorý hviezda odvrhla v predchádzajúcich štádiách vývoja, pozorujeme dlhšie doznievanie záblesku v menej energetickom žiarení - postupne röntgenovom, ultrafialovom, optickom a dokonca aj infračervenom či rádiovom. Vďaka tomu možno skúmať zdroje zábleskov.
Mapa oblohy v žiarení gama, ako vychádza z pozorovaní satelitu Fermi. Vyznačené sú najintenzívnejšie zdroje, vľavo dole aktívna galaxia z kategórie tzv. blazarov (zdrojom aktivity je zrejme supermasívna čierna diera), v strede - ako sa na stred patrí - stred našej Mliečnej cesty, takisto so supermasívnou čiernou dierou, ibaže voči blazaru menej supermasívnou, a napokon vpravo tri pulzary, v súhvezdí Plachiet (Vela), Blížencov (Geminga) a Býka (pulzar v známej Krabej hmlovine), všetko veľmi rýchlo rotujúce superhusté neutrónové hviezdy, vysielajúce lúče žiarenia, ktoré zachytávame ako impulzy.
Ilustrácia: NASA/DOE/International LAT Team
Grandiózna premiéra
Fermi sa vlastne ešte na obežnej dráhe okolo Zeme ani poriadne „nezabýval" a hneď prvý záblesk žiarenia gama, ktorý skúmal s vysokým rozlíšením, sa ukázal ako rekordný. A to niekoľkonásobne rokordný: po prvé, na začiatku vydával najenergetickejšie žiarenie, aké sa kedy pozorovalo, po druhé, mal najväčšiu celkovú energiu a napokon po tretie, pozorovali sa pri ňom najrýchlejšie pohyby materiálu, zrejme spomenutých prúdov.
Záblesk nastal necelú štvrťhodinu po polnoci z 15. na 16. septembra 2008. Z nášho pohľadu sa premietal do južného súhvezdia Kýl (lat. Carina). Zachytili ho dva detektory satelitu Fermi, LAT (Large Area Telecope čiže Ďalekohľad pre veľkoplošné pozorovania) a GBM (Gamma-ray Burst Monitor čiže Monitor zábleskov žiarenia gama).
Tímy obidvoch detektorov, dokopy 252 bádateľov z 12 krajín (okrem v úvode vymenovaných šiestich hlavných krajín misie Fermi ešte z Veľkej Británie, Švajčiarska, Írska, Holandska, Španielska a Číny) uverejnili výsledky v časopise Science - najskôr v predbežnom online vydaní Science Express, tlačou vyjde článok neskôr.
Vesmírny trojrekordman
Záblesk GRB 080916C, ako bol jav pomenovaný, vydával na začiatku gama žiarenie s energiou, ktorá tritisíckrát až päťmiliardkrát presahovala typickú energiu fotónov viditeľného svetla. Čosi vyše dňa po záblesku astronómovia zachytili jeho doznievanie ďalekohľadom na Európskom južnom observatóriu v Čile.
Podrobnosti získaných údajov ukázali, že zdroj záblesku leží extrémne ďaleko, plných 12,2 miliardy svetelných rokov (1 svetelný rok = 9,46 bilióna km). To znamená, že predmetné svetlo sa vydalo na cestu vesmírom pred rovnakým počtom rokov, keď ešte nejestvovala slnečná sústava - jej vek je asi 4,6 miliardy rokov - a možno ani Mliečna cesta, aspoň nie v jej dnešnej podobe. (Veľké galaxie ako ona zrejme vznikajú splývaním menších.)
Nízkoenergetické doznievanie GRB 080916C (v krúžku) zachytené 17. septembra 2008 ďalekohľadom nemeckej siete vedeckých ústavov Maxa Plancka (analógia SAV) s priemerom zrkadlového objektívu 2,2 metra na Európskom južnom observatóriu v La Silla v Čile.
Foto: MPE/GROND
Z veľkej vzdialenosti GRB 080916C vyplýva obrovská svietivosť a teda energia. Podľa odhadu prevýšila súčet energií uvoľnených pri výbuchoch približne deväťtisíc hviezd ako supernov. Každá supernova je obrovská hviezdna katastrofa a hoci nie je supernova ako supernova, líšia sa energiou i ďalšími parametrami, predsa len možno hovoriť o „bežnej" supernove ako kvázi jednotke na vyjadrenie nesmiernej energie GRB 080916C.
Aby prúdy materiálu pri tomto záblesku dosiahli pozorované unikátne vysoké energie fotónov, museli sa pohybovať rýchlosťou 99,9999 percenta rýchlosti svetla! GRB 080916C sa tým stal dosiaľ najenergetickejším i najrýchlejším pozorovaným vesmírnym zábleskom žiarenia gama.
Nuž a aby sa nenudili ani astrofyzikálni teoretici, GRB 080916C im predložil ešte jednu záhadu: asi päťsekundový interval medzi najvyššou energiou žiarenia gama a najnižšou v tomto záblesku. Také čosi sa dosiaľ zreteľne prejavilo iba pri jednom zo skôr pozorovaných zábleskov. Je možné, že energetickejšie a menej energetické žiarenia gama vznikajú v rôznych častiach prúdu, alebo rôznymi fyzikálnymi mechanizmami.
Hlavné zdroje: Science Express z 19. februára 2009; Komuniké NASA Goddard Space Flight Center z 19. februára 2009.
