Gammasäteilypurskaukset, voimakkaat valon välähdykset ovat maailmankaikkeuden kirkkaimpia tapahtumia, jotka kestävät enintään muutaman sekunnin tai minuutin. Jotkut ovat niin kirkkaita, että niitä voidaan tarkkailla paljain silmin, kuten NASA: n Swift GRB Explorer -operaation 19. maaliskuuta 2008 havaitsema GRB 080319B -purske.
Tutkijoista ei intensiivisyydestään huolimatta tiedä syytä gammasäteilypurskeiden esiintymiseen. Jotkut ihmiset yleensä uskovat, että nämä ovat muukalaisten sivilisaatioiden viestejä. Ja niin tutkijat onnistuivat luomaan laboratoriossa mini-version gammasäteilypurskeista löytäensä täysin uuden tavan tutkia niiden ominaisuuksia. Tulokset julkaistiin Physical Review Letters -lehdessä.
Yksi syy gammasäteilypurskeiden syntymiseen on, että ne syntyvät jollakin tavalla massiivisten astrofysiikan kohteiden, kuten mustien reikien, luomien hiukkasten suihkutusprosessissa. Tämä tekee gammasätepurskeista erittäin mielenkiintoisia astrofysiikan tutkijoille. Niiden yksityiskohtainen tutkiminen voisi paljastaa mustien reikien keskeiset ominaisuudet, joissa nämä soihdut syntyvät.
Mustajen reikien lähettämät säteet koostuvat pääasiassa elektronista ja niiden "antimateriaalisista" seuralaisista, positroneista. Kaikilla hiukkasilla on antimateria, jotka ovat identtisiä kaikissa paitsi varauksessa. Tällaisilla palkeilla on oltava vahvat magneettikentät. Näiden hiukkasten kierto kentällä aiheuttaa voimakkaita gammasäteilypurskeita. Ainakin sitä teoriamme ennustavat. Mutta kukaan ei tiedä, kuinka näiden kenttien pitäisi syntyä.
Valitettavasti näiden jännitteiden tutkimisessa on useita ongelmia. He eivät vain elää hyvin vähän, vaan - ja tämä on ongelmallisin - ja syntyvät kaukaisissa galakseissa, joskus miljardin valovuoden päässä maasta.
Siksi luotat johonkin, joka on uskomattoman kaukana, ilmaantuu vahingossa ja elää muutaman sekunnin. Se on kuin yrittäisi selvittää, mistä kynttilä on tehty, ja siinä on vain kynttilöiden kipinät, jotka syttyvät ajoittain tuhansien kilometrien päässä.
Maailman tehokkain laser
Mainosvideo:
Äskettäin on ehdotettu, että paras tapa selvittää, kuinka gammasädepurskeet syntyvät, on simuloida niitä pienessä mittakaavassa laboratoriossa luomalla pieni lähde elektronipostronisäteitä ja seurata niiden kehitystä yksinään. USA: n, Ranskan, Ison-Britannian ja Ruotsin tutkijat ovat onnistuneet luomaan pienen version tästä ilmiöstä käyttämällä maan tehokkaimpia lasereita, kuten Gemini-laseria, joka kuuluu Rutherford-Appleton -laboratorioon Englannissa.
Kuinka voimakas on voimakkain laser maan päällä? Ota kaikki aurinkoenergia, joka peittää koko maapallon, ja purista se muutamiin mikroneihin (ihmisen hiuksen paksuus) ja saat Gemini-laserlaukauksen voiman. Iskemällä monimutkainen kohde laserilla, tutkijat pystyivät vapauttamaan erittäin nopeat ja tiheät kopiot astrofysiikan suihkukoneista ja luomaan erittäin nopeita animaatioita käyttäytymisestään. Tulos on hätkähdyttävä: Tutkijat ovat ottaneet todellisen suihkun, joka venyy tuhansia valovuosia ja puristi sen muutamiin millimetriin.
Ensimmäistä kertaa tutkijat pystyivät havaitsemaan keskeisiä ilmiöitä, joilla on tärkeä merkitys gammasäteilypurskeiden luomisessa, kuten pitkään kestävien magneettikenttien itsensä muodostama. Tämä antoi mahdolliseksi vahvistaa joitain merkittäviä teoreettisia ennusteita näiden kenttien voimakkuudesta ja jakautumisesta. Nykyinen mallemme, jota käytetään ymmärtämään gammasäteilyä, on oikealla tiellä.
Tämä koe on hyödyllinen paitsi gammasäteilypurskeiden ymmärtämiseksi. Elektroneista ja positroneista koostuva aine on erittäin mielenkiintoinen ainetila. Maan yhteinen aine koostuu pääosin atomista: raskaista, positiivisesti varautuneista ytimistä, joita ympäröivät valopilvet, negatiivisesti varautuneet elektronit.
Koska näiden kahden komponentin (kevyin ydin painaa 1 836 kertaa enemmän kuin elektron) välillä on uskomattomia painoeroja, melkein kaikki jokapäiväisessä elämässämme koettavat ilmiöt johtuvat elektronien dynamiikasta, joka reagoi paljon nopeammin ulkoiseen tuloon (valo), muut hiukkaset, magneettikentät ja niin edelleen) kuin ytimet. Mutta elektronipitronisäteessä molemmilla hiukkasilla on sama massa, joten ero reaktioajassa poistuu kokonaan. Tämä johtaa moniin kiehtoviin seurauksiin. Esimerkiksi ääntä ei olisi elektronipositronimaailmassa.
Miksi meidän pitäisi edes huolehtia niin kaukaisista tapahtumista? Itse asiassa on miksi. Ensinnäkin ymmärtäminen, kuinka gammasäteilypurskaukset syntyvät, antaa meille mahdollisuuden ymmärtää paljon enemmän mustista reikistä ja avata iso ikkuna ymmärtääksemme kuinka maailmankaikkeusmme tuli ja miten se kehittyy. Toiseksi on hienovaraisempi syy. SETI - maan ulkopuolisen älykkyyden haku - etsii muukalaisten sivilisaatioiden viestejä yrittäen saada kiinni sähkömagneettisia signaaleja avaruudesta, joita ei voida selittää luonnollisella tavalla (lähinnä radioaaltoja, mutta gammasätepurskeita liittyy myös tähän säteilyyn).
Tietysti, jos osoitat ilmaisimen avaruuteen, saat paljon erilaisia signaaleja. Mutta älykkäiden olentojen siirtymisen eristämiseksi sinun on ensin varmistettava, että kaikki luonnolliset lähteet ovat tiedossa, jotka voidaan ja pitäisi sulkea pois. Uusi tutkimus auttaa meitä ymmärtämään mustien reikien ja pulsaarien päästöjä, joten kun kompastamme niitä uudelleen, tiedämme, että ne eivät ole muukalaisia.
Ilja Khel