Rozbłyski gamma. Znasz ich. Są głośni. Są okrutni. Są to największe eksplozje, jakie może zorganizować Wszechświat, uwalniając w ciągu sekund więcej energii niż Słońce w ciągu miliardów lat. Wąskie dysze. Cząstki poruszające się z prędkościami bliskimi światła. To chaos owinięty wstęgą relatywistycznego ognia.
Przez dziesięciolecia astronomowie obserwowali zanikanie tej poświaty. Wiedzieliśmy, że istnieją odrzutowce. Wiedzieliśmy, że w procesie tym koniecznie biorą udział pola magnetyczne. Ale same pola? Widmowy. Nieosiągalny. Dokładne określenie ich parametrów nie było możliwe – aż do dzisiaj.
Wszystko zmieniło się wraz z rozbłyskiem promieniowania gamma GRB 230310A.
Pola magnetyczne nie są już duchami
Przełomem był ten konkretny rozbłysk gamma. Zespół astronomów kierowany przez Laskara użył Wielkiego Interferometru (VLA) do obserwacji jej poświaty. A to, co zobaczyli, było bezprecedensowe.
Po raz pierwszy w historii badaczom udało się wykryć spolaryzowane fale radiowe pochodzące z poświaty rozbłysku gamma.
„To nie był tylko błysk sygnału radiowego” – wyjaśnia Laskar. „To było światło spolaryzowane”.
Co to jest polaryzacja i dlaczego jest ważna?
Wyobraź sobie, jak światło słoneczne pada na wodę. Fale odbijają się pod pewnym kątem, ich polaryzacja jest wyrównana. Widzisz blask. Czy masz okulary polaryzacyjne? Blokują ten blask.
To samo wydarzyło się w głębinach kosmosu. Ale zamiast blasku na jeziorze były to fale radiowe pochodzące z kosmicznej katastrofy. VLA odebrało ten sygnał.
Znaczenie tego odkrycia jest następujące. Pola magnetyczne zasilają rozbłyski promieniowania gamma. Nikt z tym nie polemizował. Debata toczyła się wokół innego pytania: jak silni są? Gdzie dokładnie się znajdują? Jaki mają kształt? Nie wiedzieliśmy. Mogliśmy się tylko domyślać.
Laskar i VLA zmienili zasady gry.
Pomiary Faradaya
Obserwowali gasnącą poświatę tej konkretnej eksplozji. Był wystarczająco blisko. Było całkiem jasno.
Zespół zmierzył rotację Faradaya. Jest to efekt polegający na obracaniu się płaszczyzny polaryzacji fali elektromagnetycznej podczas jej przechodzenia przez namagnesowany ośrodek.
Dzięki tej metodzie udało im się:
1. Określ natężenie pola magnetycznego w środowisku wybuchu.
2. Sprawdź jego orientację względem linii wzroku obserwatora.
3. Zbuduj model struktury pola w momencie wybuchu.
Wyniki wykazały, że pole magnetyczne było silne i uporządkowane. To nie był przypadkowy dźwięk. Był to zorganizowany system, który pomagał kierować strumieniami i kształtować samą eksplozję.
„Po raz pierwszy mamy bezpośrednie dowody na organizację pól magnetycznych w ekstremalnych warunkach rozbłysku gamma” – zauważa Laskar.
Dlaczego to wszystko zmienia?
Dane te pozwalają astronomom:
* Dopracuj modele powstawania czarnych dziur i gwiazd neutronowych.
* Zrozumienie mechanizmu przyspieszania cząstek do prędkości nadświetlnych (w stosunku do plazmy).
* Oszacuj gęstość ośrodka międzygwiazdowego w odległych galaktykach.
Teraz, gdy wiemy, jak wyglądają magnetyczne odciski palców rozbłysków gamma, możemy analizować inne zdarzenia ze znacznie większą precyzją.
Wniosek
Rozbłyski gamma pozostają jednym z najbardziej tajemniczych zjawisk we Wszechświecie. Jednak z każdą nową obserwacją, taką jak analiza polaryzacji w poświacie GRB 230310A, zbliżamy się do pełnego obrazu. Pola magnetyczne nie są już duchami. Stały się mierzalne. A to otwiera nową erę w astrofizyce wysokich energii.
