Pozemní gama teleskopy detekovaly monstrózní fotony gama záblesků  
Čerenkovovy teleskopy MAGIC a H.E.S.S. ulovily extrémní fotony gama záblesků GRB 180720B a GRB 190114C. Je to vůbec poprvé, co pozemní gama observatoře detekovaly fotony gama záření gama záblesků. A hned to byla rekordní záležitost, s fotony o energii až 1 TeV.
Gama záblesky jsou stále záhadné. Kredit: DESY, Science Communication Lab.
Gama záblesky jsou stále záhadné. Kredit: DESY, Science Communication Lab.

Nejsilnější exploze ve vesmíru mohou být ještě energetičtější, než jsme si mysleli. Gama záblesky (GRB, podle anglického Gamma-Ray Burst) jsou stále dost záhadné a neznáme konkrétní mechanismy, které je odpalují. Můžeme ale vzít jed na to, že to jsou události, při kterých se otřese celá vesmír. Týmy pozemních gama teleskopů si nedávno připsaly pozoruhodný úspěch, když se jim podařilo detekovat doposud nejvíce energetické gama záření z gama záblesků v historii.

 

Gama teleskop MAGIC, La Palma, Kanárské ostrovy. Kredit: Robert Wagner / Wikimedia Commons.
Gama teleskop MAGIC, La Palma, Kanárské ostrovy. Kredit: Robert Wagner / Wikimedia Commons.

Přitom je to poprvé (a podruhé), kdy pozemní gama observatoře ulovily nějaký gama záblesk. Vědci o to usilovali už mnoho let. Jejich úsilí ale bylo až donedávna marné. Pozemní Čerenkovovy gama teleskopy ulovily celou řadu pozoruhodných zdrojů vysokoenergetického gama záření, ale na gama záblesky byly krátké. Pak se najednou všechno změnilo 20. července 2018 a 14. ledna 2019.

 

V létě 2018 zachytil pozemní gama teleskop H.E.S.S. (High-Energy Stereoscopic System) v Namibii dosvit gama záblesku GRB 180720B, a pak v lednu 2019 pozemní gama teleskop MAGIC (Major Atmospheric Gamma Imaging Cherenkov) v La Palma na Kanárských ostrovech detekoval hlavní náraz gama záblesku GRB 190114C. Obě tato pozorování se nezjevila jen tak. Nejprve je zachytily vesmírné gama observatoře NASA, které hned udělaly poplach všech ostatním gama observatořím i dalším teleskopům, jak je zvykem. Tento výstražný systém funguje svižně. Teleskop MAGIC se na gama záblesk GRB 190114C zaměřil 57 sekund po vyhlášení poplachu. Během prvních 20 minut detekovali asi tisícovku extrémních fotonů z tohoto zdroje.

 

Gama teleskop H.E.S.S., poblíž Gamsbergu, Namibie. Kredit: Klepser, DESY, H.E.S.S. collaboration.
Gama teleskop H.E.S.S., poblíž Gamsbergu, Namibie. Kredit: Klepser, DESY, H.E.S.S. collaboration.

MAGIC ulovil fotony gama záření o energiích 200 miliard až 1 bilion elektronvoltů, čili 0,2 až 1 TeV. To jsou daleko nejvíce energetické fotony, jaké jsme kdy zaznamenali u gama záblesku. Pro srovnání fotony viditelného záření mají energie tak asi 1 až 3 elektronvolty. Když vyšlo najevo, jak extrémní fotony MAGIC detekoval, tak se na gama záblesk GRB 190114C zaměřila více než dvacítka dalších teleskopů. Následná pozorování mimo jiné ukázala, že zdroj gama záblesku GRB 190114C leží ve vzdálenosti asi 4 miliardy světelných let.

 

Úlovek gama teleskopu H.E.S.S. byl o něco skromnější, ale stejně stojí za pozornost. Z gama záblesku GRB 180720B, který se odpálil ve vzdálenosti 6 miliard světelných let, H.E.S.S. zachytil celkem 119 fotonů gama záření o energiích mezi 100 a 440 miliardami elektronvoltů. Pozoruhodné bylo, že šlo o dosvit, tedy slábnoucí záření po samotné explozi gama záblesku. V tomto případě to byly fotony, které dorazily po více než 10 hodinách po detekci gama záblesku vesmírnými gama observatořemi. Něco takového badatelé nečekali, protože gama záblesky vyhasínají rychle a jejich dosvit obvykle tvoří záření rozmanitých vlnových délek, od rádiových vln až po rentgenové záření, s výjimkou vysokoenergetického gama záření.


Detekce takto extrémních fotonů gama záření rovněž nabídla nové pohledy na samotnou povahu gama záblesků. Teď je jasné, že mechanismy těchto monstrózních explozí dovedou urychlovat částice na extrémní energie. Podle všeho jsme doposud přehlíželi podstatnou část energie gama záblesků, asi tak polovinu z jejich celkové síly.

Video:  HESS Telescopes Explore the High-Energy Sky


Literatura
DESY 20. 11. 2019.

Datum: 22.11.2019
Tisk článku

Astronomická měření - Brož Miroslav, Wolf Marek
 
 
cena původní: 650 Kč
cena: 611 Kč
Astronomická měření
Brož Miroslav, Wolf Marek
Související články:

Gamaobservatoř VERITAS vystopovala gama záření pradávného blazaru     Autor: Stanislav Mihulka (19.12.2015)
Záhada vyřešena: Zdrojem extrémně energetických neutrin jsou blazary     Autor: Stanislav Mihulka (13.07.2018)
Gama teleskopy by mohly vystopovat kosmické lodě na černoděrový pohon     Autor: Stanislav Mihulka (09.03.2019)



Diskuze:

Ta vzdálenost je nesmysl

Pavel Dude,2019-11-23 23:09:11

" Z gama záblesku GRB 180720B, který se odpálil ve vzdálenosti 6 miliard světelných let,....."
Pokud něco vybuchlo ve vzdálenosti 6 Gly, nemůžeme to pozorovat, protože náš světelný kužel má poloměr 5,8 Gly, podle modelu LCDM. Anebo je to vzdálenost dráhy světla /light travel distance/? Ale to je dnešní vzdálenost.

Odpovědět


Re: Ta vzdálenost je nesmysl

František Dobrota,2019-11-25 10:29:27

Správně asi mělo být: " Z gama záblesku GRB 180720B, který se odpálil před 6 miliardami let,.....", jenže to by tam chybělo "světelných" a nemělo by to ty správné grády :-)
A kdyby tam autor napsal, že k záblesku došlo ve vzdálenosti z = 0,654 to by byl teprve pro laiky chaos.

Odpovědět

Je jasné, že Čerenkovovo

Pavel Nedbal,2019-11-22 19:13:00

záření nikomu neuškodí. Ale zajímalo by mne, jaké riziko vznikne pro nahodilého člověka zasaženého sprškou sekundárních částic a tvrdých fotonů dopadlých až na zemský povrch. Statisticky - je to významné?

Odpovědět

Aký je

Vladimír Bzdušek,2019-11-22 09:50:10

princíp funkcie týchto dvoch pozemskách gama teleskopov? Mýlia ma tam zaoblené "zrkadlové" plochy. Dokážu odrážať a fokusovať gama spektrum?

Odpovědět


Re: Aký je

Zdeněk Kratochvíl,2019-11-22 11:50:30

Odpovědět by měl spíš nějaký fyzik. Ale nouzově snad takhle:
Foton (nebo i jiná částice kosmického záření) vletí do atmosféry a hned někde dost vysoko narazí a spustí spršku všech možných částic. Ty dál letí atmosférou a stávají se zdrojem světla v široké spektrální oblasti, včetně viditelné. Nevím, jestli je to čerenkovovo záření nebo nějaký jiný efekt. Předpokládám, že tenhle typ detektoru zachytává až tohleto, a nějakým rozborem toho blýskavého světélkování taky rozpozná, o jakou části šlo.
Snad tenhle výklad někdo znalejší buď opraví jako pitomost, nebo upřesní.

Odpovědět


Re: Aký je

Karel Marsalek,2019-11-22 21:29:12

Tady se pouzivaji zrcadla na Cerenkovovo zareni (visible):

https://www.mpp.mpg.de/aktuelles/meldungen/detail/spiegel-fuer-das-grosse-gammastrahlen-teleskop-auf-la-palma/

https://www.cta-observatory.org/about/how-cta-works/

Hodne mekke Gamma zareni (asi do jednotek keV) se opravdu da odrazet zrcadly - viz. detektor eROSITA od Max Planck Institutu a od DLR z Kolina nad Rynem: https://www.mpe.mpg.de/eROSITA
Vyssi energie jiz pak pronikaji do materialu zrcadla a neodrazeji se.

Tady je nakres jednoho z teleskopu eROSITY. Jsou to vlastne koncentricke "valce":
https://www.researchgate.net/figure/Focusing-action-of-the-Wolter-1-type-grazing-incidence-telescope-Rays-are-reflected-from_fig8_48207005

Karel

Odpovědět


Re: Re: Aký je

Lukáš Král,2019-11-22 22:39:35

Dovolil bych si drobnou opravu, eROSITA je rentgenová družice. Zrcadla (Wolterovy teleskopy) se dají použít pouze do cca 10 keV, což je tvrdé X-ray. Fungují na totálním odrazu při velmi šikmém dopadu na kovový povrch.

Gama záření, které se v astrofyzice uvažuje cca od 100 keV výše, se zrcadly už rozumně fokusovat nedá. U něj se na družicích používají pro určení směru příletu fotonu buď kódované apertury (https://en.wikipedia.org/wiki/Coded_aperture), kde se obraz zdroje rekonstruuje matematicky ze stínu, který apertura vrhá na detektor (tj. taková vylepšená dírková komora), a nebo podobné 3D trasovací detektory jako se používají u urychlovačů - mají "prostorové pixely", kterými gama foton proletí, podél trasy způsobuje ionizaci, která se elektricky detekuje, a tak se rekonstruuje trajektorie (https://en.wikipedia.org/wiki/Fermi_Gamma-ray_Space_Telescope#Large_Area_Telescope).

No a pak existují tyhle pozemní teleskopy pro detekci Čerenkovova záření, tj. viditelného světla vybuzeného interakcí vysoce energetických gama fotonů s atmosférou.

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni
















Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace