Izbucnirile de raze gamma, sclipiri puternice de lumină sunt cele mai strălucitoare evenimente din universul nostru care nu durează mai mult de câteva secunde sau minute. Unele sunt atât de strălucitoare încât pot fi observate cu ochiul liber, precum explozia GRB 080319B detectată de misiunea Swift GRB Explorer a NASA pe 19 martie 2008.
Dar, în ciuda intensității lor, oamenii de știință nu știu motivul apariției exploziilor cu raze gamma. Unii oameni, în general, cred că acestea sunt mesaje ale civilizațiilor extraterestre. Și astfel oamenii de știință au reușit să recreeze o mini-versiune de rafale de raze gamma în laborator, descoperind un mod complet nou de a studia proprietățile lor. Rezultatele au fost publicate în Physical Review Letters.
Unul dintre motivele apariției exploziilor de raze gamma este că acestea sunt cumva generate de expulzarea jeturilor de particule create de obiecte astrofizice masive, cum ar fi găurile negre. Acest lucru face ca exploziile de raze gamma să fie extrem de interesante pentru astrofizicieni. Studierea lor în detaliu ar putea dezvălui proprietățile cheie ale găurilor negre în care se nasc aceste flăcări.
Razele emise de găurile negre sunt compuse în principal din electroni și însoțitorii lor „antimateriali”, pozitroni. Toate particulele au antimaterie, care sunt identice cu ele în orice, cu excepția sarcinii. Astfel de grinzi trebuie să aibă câmpuri magnetice puternice. Rotirea acestor particule în câmp dă naștere unor explozii puternice de radiații gamma. Cel puțin asta prevede teoriile noastre. Dar nimeni nu știe cum ar trebui să se nască aceste câmpuri.
Din păcate, există mai multe probleme în studierea acestor creșteri. Nu numai că trăiesc foarte puțin, dar - și aceasta este cea mai problematică - și se nasc în galaxii îndepărtate, uneori la un miliard de ani-lumină de pe Pământ.
Prin urmare, te bazezi pe ceva care este incredibil de departe, apare întâmplător și trăiește câteva secunde. Este ca și cum ai încerca să-ți dai seama din ce este făcută o lumânare, având doar scântei de lumânări care se aprind din când în când la mii de kilometri distanță.
Cel mai puternic laser din lume
Video promotional:
Recent, s-a sugerat că cea mai bună modalitate de a descoperi cum se nasc rafale de raze gamma este să le simulați la scară mică într-un laborator prin crearea unei surse mici de fascicule electron-pozitron și să vedeți cum se dezvoltă singuri. Oamenii de știință din SUA, Franța, Marea Britanie și Suedia au reușit să creeze o mică versiune a acestui fenomen folosind cele mai puternice lasere de pe Pământ, cum ar fi laserul Gemeni aparținând laboratorului Rutherford-Appleton din Anglia.
Cât de puternic este cel mai puternic laser de pe Pământ? Luați toată energia solară care acoperă întregul Pământ și stoarceți-l până la câțiva microni (grosimea unui păr uman) și veți obține puterea unui laser cu gemeni. Prin atingerea unei ținte complexe cu un laser, oamenii de știință au reușit să elibereze copii ultra-rapide și dense ale jeturilor astrofizice și să creeze animații ultra-rapide ale comportamentului lor. Rezultatul este uluitor: oamenii de știință au luat un jet real care se întinde de mii de ani-lumină și l-au strecurat până la câțiva milimetri.
Pentru prima dată, oamenii de știință au putut observa fenomene cheie care joacă un rol important în crearea exploziilor de raze gamma, cum ar fi auto-generarea câmpurilor magnetice care durează mult timp. Acest lucru a făcut posibilă confirmarea unor predicții teoretice majore despre puterea și distribuția acestor câmpuri. Modelul nostru actual, care este folosit pentru a înțelege exploziile de raze gamma, este pe calea cea bună.
Acest experiment va fi util nu numai pentru înțelegerea exploziilor de raze gamma. Materia, compusă din electroni și pozitroni, este o stare extrem de interesantă a materiei. Materia comună de pe Pământ este formată în mare parte din atomi: nuclee grele, încărcate pozitiv, înconjurate de nori de electroni încărcați negativ.
Datorită incredibilei diferențe de greutate între aceste două componente (cel mai ușor nucleu cântărește 1.836 de ori mai mult decât un electron), aproape toate fenomenele pe care le experimentăm în viața noastră de zi cu zi provin din dinamica electronilor, care reacționează mult mai rapid la orice intrare din exterior (lumină, alte particule, câmpuri magnetice, etc.) decât nucleele. Dar într-un fascicul electron-pozitron, ambele particule au aceeași masă, astfel încât discrepanța în timpul de reacție este complet eliminată. Acest lucru duce la multe consecințe fascinante. De exemplu, sunetul nu ar exista în lumea electronilor-pozitroni.
De ce ar trebui să ne preocupăm chiar și de astfel de evenimente îndepărtate? De fapt, există de ce. În primul rând, înțelegerea modului în care se nasc rafale de raze gamma ne va permite să înțelegem multe mai multe despre găurile negre și să deschidem o fereastră mare pentru a înțelege cum a ajuns universul nostru și cum va evolua. În al doilea rând, există un motiv mai subtil. SETI - Căutare de informații extraterestre - caută mesaje din civilizații extraterestre, încercând să capteze semnale electromagnetice din spațiu care nu pot fi explicate într-un mod natural (în principal undele radio, dar exploziile cu raze gamma sunt, de asemenea, asociate cu această radiație).
Desigur, dacă îndreptați detectorul în spațiu, primiți o mulțime de semnale diferite. Dar pentru a izola transmiterea ființelor inteligente, trebuie mai întâi să vă asigurați că toate sursele naturale sunt cunoscute care pot fi și ar trebui excluse. Noul studiu ne va ajuta să înțelegem emisiile din găurile negre și pulsars, așa că atunci când ne vom împiedica din nou, știm că nu sunt străini.
Ilya Khel
