Τα παράξενα Ουράνια Γεγονότα που Βλέπουμε—και Αυτά που Δεν Βλέπουμε

Στις 28 Μαρτίου 2011, το παρατηρητήριο Swift εντόπισε μια εκπληκτική έκρηξη ακτίνων γάμμα, μια φωτεινή πηγή ενεργητικού φωτός από έναν μακρινό γαλαξία. Οι εκρήξεις ακτίνων γάμμα (GRBs) είναι μερικά από τα φωτεινότερα και πιο ενεργητικά γεγονότα στον κόσμο. Η μετρήσιμη ισχυρή εκπομπή τους στις περισσότερες περιπτώσεις εξαφανίζεται μετά από περίπου 30 δευτερόλεπτα, αλλά αυτό το συγκεκριμένο συμβάν—γνωστό ως GRB 110328A για την ημερομηνία που συνέβη— χρειάστηκε περισσότερους από δύο μήνες για να εξαφανιστεί.

Η υπερβολικά μεγάλη διάρκεια του GRB 110328A λειτούργησε προς όφελος των αστρονόμων, αφού είχαν χρόνο να εκπαιδεύσουν πολλαπλά τηλεσκόπια σε αυτό και να καθορίσουν τι συνέβη. Η συναίνεση είναι ότι ένα άτυχο αστέρι παρασύρθηκε πολύ κοντά στην κεντρική μαύρη τρύπα του γαλαξία του, όπου διασπάστηκε από τις βαρυτικές δυνάμεις της μαύρης τρύπας. Το γεγονός ότι αυτή η έκρηξη ήταν τόσο ασυνήθιστη - «αυτό είναι πραγματικά διαφορετικό από οποιοδήποτε εκρηκτικό γεγονός που έχουμε δει στο παρελθόν», είπε ένας ερευνητής - κάνει να φαίνεται σαν να κατασκοπεύσαμε έναν μαύρο κύκνο, ένα κοσμικά σπάνιο γεγονός. Αλλά μια πιο προσεκτική ματιά δείχνει ότι, ενώ αυτή η έκρηξη σίγουρα δεν ήταν τυπική, είναι πιθανό να μην είναι τόσο σπάνια όσο φαίνεται.

Οι "αστρονομικές πιθανότητες" συνήθως υπονοούν κάτι πραγματικά απίθανο, και όχι στην αίσθηση του Terry Pratchett "είναι εκατομμύριο προς ένα ευκαιρία, αλλά μπορεί απλώς να λειτουργήσει". Ωστόσο, είναι ένα μεγάλο μεγάλο σύμπαν, οπότε κάτι που είναι εξαιρετικά απίθανο να συμβεί στην κοσμική μας γειτονιά αυτή τη στιγμή μπορεί να συμβεί ακόμα κάπου στον κόσμο κάποια στιγμή στην ιστορία. Το πρόβλημα που αντιμετωπίζουν οι αστρονόμοι είναι να εργάζονται ανάποδα:Αν δουν ένα γεγονός ή ένα αντικείμενο για πρώτη φορά, πώς μπορούν να γνωρίζουν εάν είναι πραγματικά μοναδικό, ή επαναλαμβανόμενο αλλά σπάνιο ή (πιθανώς) κοινό αλλά πολύ δύσκολο να το παρατηρήσουν; Πώς μπορούν να διακρίνουν αν κάτι ήταν κοινό στο πρώιμο σύμπαν, αλλά εξαιρετικά ασυνήθιστο τώρα;

Ως κατηγορία, τα GRB είναι εξαιρετικά παραδείγματα αστρονομικής σπανιότητας. Παρατηρητήρια όπως το Swift και το Παρατηρητήριο ακτίνων γάμμα Fermi εντοπίζουν εκατοντάδες GRBs κάθε χρόνο, αλλά όλα απέχουν πολύ από τον Γαλαξία – που σημαίνει ότι είναι σπάνια στη σύγχρονη εποχή. Εκατοντάδες ανά έτος μπορεί να ακούγονται σαν συχνό φαινόμενο για εμάς, αλλά το παρατηρήσιμο σύμπαν περιέχει εκατοντάδες δισεκατομμύρια γαλαξίες, επομένως οι GRB είναι σπάνιοι στη γαλαξιακή κλίμακα. Για παράδειγμα, το πιο πρόσφατο πιθανό συμβάν GRB στον Γαλαξία μας συνέβη πριν από περίπου 1.000 χρόνια.

Αυτή η σχετική σπανιότητα επιβράδυνε την κατανόησή μας. Οι GRBs παρατηρήθηκαν για πρώτη φορά το 1967 από κατασκοπευτικούς δορυφόρους που αναζητούσαν μυστικές πυρηνικές δοκιμές, αλλά η φύση τους συνέχισε να συγκινεί τους ερευνητές για δεκαετίες. Μέχρι τα τέλη της δεκαετίας του 1990, ήταν ακόμα δυνατό για τους λογικούς αστρονόμους να πιστεύουν ότι τα GRBs θα μπορούσαν να είναι γεγονότα μέσα στον γαλαξία. Ακόμη και τώρα, το όνομα "έκρηξη ακτίνων γάμμα" είναι ένας γενικός όρος για αυτό που παρατηρούμε , όχι αυτό που προκάλεσε την έκρηξη.

Οι επακόλουθες παρατηρήσεις στο ορατό και σε άλλους τύπους φωτός αποκάλυψαν ότι οι περισσότεροι GRB είναι σουπερνόβα, εκρήξεις μεγάλων αστεριών. Τα περισσότερα από τα υπόλοιπα είναι τα GRB μικρής διάρκειας, τα οποία διαρκούν λιγότερο από 2 δευτερόλεπτα και είναι πιθανό να οφείλονται σε συγκρούσεις μεταξύ άστρων νετρονίων (τα εξαιρετικά πυκνά υπολείμματα άστρων με μεγαλύτερη μάζα από τον Ήλιο), αν και αυτή η υπόθεση δεν έχει ακόμη ολοκληρωθεί.

Το εξαιρετικά μακράς διάρκειας GRB 110328A δεν μπορεί να είναι σουπερνόβα - παρατηρήσεις σε άλλους τύπους φωτός απέκλεισαν αυτή την πιθανότητα - ούτε είναι GRB μικρής διάρκειας. Ενώ οι αστρονόμοι έχουν εντοπίσει εκλάμψεις ακτίνων γάμμα (λιγότερο ενεργητικές εκπομπές ακτίνων γάμμα από διάφορες πηγές) που θα μπορούσαν να προέρχονται από μαύρες τρύπες που τρώνε αστέρια και ακόμη και έναν μεγάλο πλανήτη, αυτά ήταν παροδικά γεγονότα, όχι υποθέσεις πολλών μηνών. Φαίνεται λοιπόν να είναι κάτι ασυνήθιστο. Ωστόσο, το GRB 110328A δεν μπορεί να είναι μοναδικό με μια κοσμική έννοια:Εάν οι μαύρες τρύπες τρώνε ποτέ αστέρια, τότε τουλάχιστον μερικές από αυτές θα πρέπει να έχουν σαν αποτέλεσμα GRBs σαν κι αυτό. Έτσι, οι ερευνητές πρέπει να παίξουν το παιχνίδι του να ανακαλύψουν τι κάνει το GRB 110328A ξεχωριστό και να εκτιμήσουν πόσο συχνά ένα αστέρι βρίσκεται στο μενού για τις μαύρες τρύπες. (Παρά την κοινή αντίληψη ότι οι μαύρες τρύπες «ρουφούν» ό,τι πλησιάζει, αστέρια κοντά στην κεντρική μαύρη τρύπα του Γαλαξία μας εντοπίζουν σταθερές τροχιές, υποδεικνύοντας ότι άλλοι γαλαξίες έχουν πιθανώς παρόμοια αστέρια. Μόνο υλικό που πέφτει πέρα ​​από το «γεγονός» μιας μαύρης τρύπας ορίζοντας» είναι καταδικασμένη στην κοσμική απορροή.)

Ένα πράγμα που φαίνεται να κάνει το GRB 110328A τόσο σπάνια θέαση είναι ότι οι GRB απελευθερώνουν το φως τους άνισα, εστιάζοντάς το σε δύο ευθείες, αντίθετες ροές (δείτε την προσομοίωση βίντεο παρακάτω). Αυτό είναι διαφορετικό από τα αστέρια, τα οποία εκπέμπουν φως προς όλες τις κατευθύνσεις εξίσου, και εν μέρει εξηγεί γιατί τα GRB είναι τόσο φωτεινά όταν είναι ορατά. Επιπλέον, ογκώδη σώματα που βρίσκονται μεταξύ ενός GRB και εμάς μπορούν να μεγεθύνουν το φως μέσω του βαρυτικού φακού. Σύννεφα σκόνης και αερίου μπορεί να κρύψουν τα γεγονότα.

Όλα αυτά πρέπει να λαμβάνονται υπόψη κατά την εξέταση ασυνήθιστων συμβάντων όπως το GRB 110328A. Η σπανιότητα μιας παρατήρησης μπορεί ή όχι να αντανακλά την απόλυτη σπανιότητά της στο σύμπαν. Καθώς τα αστρονομικά όργανα βελτιώνονται, βρίσκουμε πάντα νέα πράγματα να δούμε—και πρέπει να προσδιορίσουμε εκ νέου πώς η θέση μας στο σύμπαν επηρεάζει τις αντιλήψεις μας.

Ο Μάθιου Φράνσις είναι φυσικός, συγγραφέας επιστημών, δημόσιος ομιλητής, εκπαιδευτικός και συχνά φορώντας καπέλα. Αυτήν τη στιγμή γράφει ένα βιβλίο για την κοσμολογία, με τίτλο εργασίας,  Back Roads, Dark Skies:A Cosmological Journey.