Οι ακτίνες γάμμα είναι μέρος του σύμπαντος υψηλής ενέργειας

Όλοι έχουν ακούσει για το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα. Είναι μια συλλογή από όλα τα μήκη κύματος και τις συχνότητες φωτός, από ραδιόφωνο και μικροκύματα έως υπεριώδη και γάμμα. Το φως που βλέπουμε ονομάζεται "ορατό" τμήμα του φάσματος. Οι υπόλοιπες συχνότητες και τα κύματα είναι αόρατα στα μάτια μας, αλλά ανιχνεύσιμα χρησιμοποιώντας ειδικά όργανα.

Οι ακτίνες γάμμα είναι το πιο ενεργητικό μέρος του φάσματος. Έχουν τα μικρότερα μήκη κύματος και τις υψηλότερες συχνότητες. Αυτά τα χαρακτηριστικά τους καθιστούν εξαιρετικά επικίνδυνα για τη ζωή, αλλά λένε και στους αστρονόμους α παρτίδα για τα αντικείμενα που τα εκπέμπουν στο σύμπαν. Οι ακτίνες γ-γίνονται στη Γη, δημιουργούνται όταν οι κοσμικές ακτίνες χτυπήσουν την ατμόσφαιρα μας και αλληλεπιδρούν με τα μόρια του αερίου. Είναι επίσης ένα παραπροϊόν της αποσύνθεσης ραδιενεργών στοιχείων, ιδίως σε πυρηνικές εκρήξεις και σε πυρηνικούς αντιδραστήρες.

Οι ακτίνες γάμμα δεν είναι πάντα μια θανατηφόρα απειλή: στην ιατρική, χρησιμοποιούνται για τη θεραπεία του καρκίνου (μεταξύ άλλων). Ωστόσο, υπάρχουν κοσμικές πηγές αυτών των φωτονίων δολοφόνων, και για το μεγαλύτερο χρονικό διάστημα παρέμειναν ένα μυστήριο για τους αστρονόμους. Αυτά έμειναν μέχρι να κατασκευαστούν τηλεσκόπια που θα μπορούσαν να ανιχνεύσουν και να μελετήσουν αυτές τις εκπομπές υψηλής ενέργειας.

Σήμερα, γνωρίζουμε πολύ περισσότερα σχετικά με αυτήν την ακτινοβολία και από πού προέρχεται από το σύμπαν. Οι αστρονόμοι εντοπίζουν αυτές τις ακτίνες από εξαιρετικά ενεργητικές δραστηριότητες και αντικείμενα όπως εκρήξεις σουπερνόβα, αστέρια νετρονίων, και μαύρη τρύπα αλληλεπιδράσεις. Αυτά είναι δύσκολο να μελετηθούν λόγω των υψηλών ενεργειών που εμπλέκονται, μερικές φορές είναι πολύ φωτεινές στο "ορατό" φως και το γεγονός ότι η ατμόσφαιρα μας προστατεύει από τις περισσότερες ακτίνες γάμμα. Για να «δουν» αυτές τις δραστηριότητες σωστά, οι αστρονόμοι στέλνουν εξειδικευμένα όργανα στον χώρο, έτσι ώστε να μπορούν να «βλέπουν» τις ακτίνες γάμμα από την υψηλή προστατευτική κάλυψη της Γης. Η τροχιά της NASA Ταχύς το δορυφόρο και το Fermi Gamma-ray Telescope είναι μεταξύ των μέσων που χρησιμοποιούν σήμερα οι αστρονόμοι για να ανιχνεύσουν και να μελετήσουν αυτή την ακτινοβολία.

Τις τελευταίες δεκαετίες, οι αστρονόμοι έχουν εντοπίσει εξαιρετικά ισχυρές εκρήξεις ακτίνων γάμμα από διάφορα σημεία του ουρανού. Με το "μακρύ", οι αστρονόμοι σημαίνουν μόνο λίγα δευτερόλεπτα σε λίγα λεπτά. Ωστόσο, οι αποστάσεις τους, που κυμαίνονται από εκατομμύρια έως δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά, δείχνουν ότι αυτά τα αντικείμενα και τα γεγονότα πρέπει να είναι πολύ φωτεινά για να τα δούμε από όλο το σύμπαν.

Οι αποκαλούμενες "εκρήξεις ακτίνων γάμμα" είναι τα πιο ενεργητικά και φωτεινότερα γεγονότα που έχουν καταγραφεί ποτέ. Μπορούν να στείλουν τεράστια ποσά ενέργειας σε λίγα δευτερόλεπτα - περισσότερο από ό, τι ο Ήλιος θα απελευθερώσει σε όλη του την ύπαρξη. Μέχρι πρόσφατα, οι αστρονόμοι μπορούσαν μόνο να κάνουν εικασίες για το τι προκάλεσε τέτοιες τεράστιες εκρήξεις. Ωστόσο, πρόσφατες παρατηρήσεις τους βοήθησαν να εντοπίσουν τις πηγές αυτών των γεγονότων. Για παράδειγμα, το Ταχύς ο δορυφόρος ανίχνευσε μια έκρηξη ακτίνων γάμμα που προήλθε από τη γέννηση μιας μαύρης τρύπας που βρισκόταν πάνω από 12 δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά από τη Γη. Αυτό είναι πολύ νωρίς στην ιστορία του σύμπαντος.

Υπάρχουν μικρότερες εκρήξεις, λιγότερο από δύο δευτερόλεπτα, που ήταν πραγματικά ένα μυστήριο για χρόνια. Τελικά οι αστρονόμοι συνέδεσαν αυτά τα γεγονότα με δραστηριότητες που ονομάζονται "kilonovae", οι οποίες συμβαίνουν όταν δύο άστρα νετρονίων ή ένα αστέρι νετρονίων ή μια μαύρη τρύπα συγχωνεύονται. Τη στιγμή της συγχώνευσης, εκπέμπουν μικρές εκρήξεις ακτίνων γάμμα. Μπορούν επίσης να εκπέμπουν βαρυτικά κύματα.

Η αστρονομία των γασμανίων είχε αρχίσει κατά τη διάρκεια του Ψυχρού Πολέμου. Οι εκρήξεις των ακτίνων του γκράμουθ (GRBs) εντοπίστηκαν για πρώτη φορά στη δεκαετία του 1960 από την Vela στόλο δορυφόρων. Αρχικά, οι άνθρωποι ανησυχούσαν ότι ήταν σημάδια πυρηνικής επίθεσης. Τις επόμενες δεκαετίες, οι αστρονόμοι άρχισαν να ψάχνουν τις πηγές αυτών των μυστηριωδών σημείων εκρήξεις με αναζήτηση σημάτων οπτικού φωτός (ορατού φωτός) και σε υπεριώδη ακτινοβολία, ακτίνες Χ και σήματα. Η έναρξη του Compton Gamma Ray Observatory το 1991 πήρε την αναζήτηση για κοσμικές πηγές ακτίνων γάμμα σε νέα ύψη. Οι παρατηρήσεις του έδειξαν ότι οι GRBs εμφανίζονται σε όλο το σύμπαν και όχι απαραίτητα μέσα στον δικό μας Γαλαξία Γαλαξίας.

Από τότε, το BeppoSAX παρατηρητήριο, που δρομολογήθηκε από την ιταλική διαστημική υπηρεσία, καθώς και το Μεταβατικός εξερευνητής υψηλής ενέργειας (που δρομολογήθηκε από τη NASA) χρησιμοποιήθηκαν για την ανίχνευση των GRB. Η Ευρωπαϊκή Υπηρεσία Διαστήματος ΑΝΑΠΟΣΠΑΣΤΟ Η αποστολή εντάχθηκε στο κυνήγι το 2002. Πιο πρόσφατα, το τηλεσκόπιο Fermi Gamma-ray έχει ερευνήσει τον ουρανό και χαρτογραφημένους ακτινοβολείς ακτίνων-γ.

Η ανάγκη για γρήγορη ανίχνευση των GRBs είναι το κλειδί για την αναζήτηση των γεγονότων υψηλής ενέργειας που τους προκαλούν. Ένα πράγμα, τα γεγονότα πολύ βραχυπρόθεσμης έκρηξης πεθαίνουν πολύ γρήγορα, καθιστώντας δύσκολο να καταλάβουμε την πηγή. Οι X-δορυφόροι μπορούν να πάρουν το κυνήγι (αφού υπάρχει συνήθως σχετική φωτογήρανση ακτίνων Χ). Για να βοηθήσουν τους αστρονόμους να εισέλθουν γρήγορα σε μια πηγή GRB, το Δίκτυο Συντονισμών του Gamma Ray Bursts στέλνει αμέσως ειδοποιήσεις σε επιστήμονες και ιδρύματα που μελετούν αυτές τις εκρήξεις. Με αυτόν τον τρόπο, μπορούν να προγραμματίσουν αμέσως παρακολούθηση με τη χρήση επίγειων και διαστημικών οπτικών, ραδιοφωνικών και ακτινολογικών παρατηρητηρίων.

Καθώς οι αστρονόμοι μελετούν περισσότερες από αυτές τις εκρήξεις, θα αποκτήσουν καλύτερη κατανόηση των πολύ ενεργητικών δραστηριοτήτων που τους προκαλούν. Το σύμπαν είναι γεμάτο με πηγές GRBs, έτσι αυτό που μαθαίνουν θα μας πει επίσης περισσότερα για τον κόσμο υψηλής ενέργειας.

• Οι ακτίνες γάμμα είναι ο πιο ενεργός τύπος ακτινοβολίας γνωστός. Αποδίδονται από πολύ ενεργητικά αντικείμενα και διαδικασίες στο σύμπαν.
• Οι ακτίνες γάμμα μπορούν επίσης να δημιουργηθούν στο εργαστήριο, και αυτός ο τύπος ακτινοβολίας χρησιμοποιείται σε ορισμένες ιατρικές εφαρμογές.
• Η αστρονομία των γασματικών ακτίνων γίνεται με τροχούς δορυφόρους που μπορούν να τις ανιχνεύσουν χωρίς παρεμβολές από την ατμόσφαιρα της Γης.