O descoperire extraordinară făcută în octombrie 2022 a uimit comunitatea științifică: cea mai puternică explozie stelară observată vreodată, aflată la o distanță de 2,4 miliarde de ani lumină de Pământ. Această explozie a fost atât de intensă încât a stabilit un nou record în istoria observațiilor astronomice.
Cum s-a produs această explozie uriașă?
Totul a început când miezul unei stele uriașe s-a prăbușit, transformându-se într-o gaură neagră. În timpul acestui proces violent, steaua a emis o explozie de raze gamma, numită GRB 221009A. Energia eliberată a fost colosală – până la 18 teraelectronvolți! Pentru a înțelege cât de mare e această valoare, gândiți-vă că razele gamma sunt deja considerate cele mai puternice explozii din Univers. Dar această explozie a fost atât de intensă încât a primit porecla „BOAT” (Brightest Of All Time – Cea Mai Strălucitoare Din Toate Timpurile).
O descoperire care ridică multe întrebări
Aici intervine partea cu adevărat interesantă. O echipă de astrofizicieni condusă de Giorgio Galanti de la Institutul Național de Astrofizică (INAF) din Italia a observat ceva ciudat. Conform modelelor actuale ale Universului, nu ar trebui să putem vedea fotoni (particule de lumină) cu energie mai mare de 10 teraelectronvolți la această distanță. Aceasta pentru că fotonii atât de puternici ar trebui să fie absorbiți de interacțiunea cu alți fotoni din lumina slabă dintre galaxii, numită lumină de fond extragalactică.
Explicația ar putea sta într-o particulă misterioasă. Oamenii de știință spun că totul ar avea sens dacă luăm în considerare particulele de tip axion – unul dintre principalii candidați pentru explicarea materiei întunecate care formează cea mai mare parte a masei Universului. Aceste particule sunt prezise de teoria corzilor.
Cercetarea a fost prezentată la conferința Rencontres de Moriond în martie 2024 și este disponibilă pe serverul arXiv.
Ce sunt axionii și de ce sunt importanți?
„Problema se rezolvă dacă introducem interacțiunea fotonilor cu particule de tip axion”, explică echipa în lucrarea lor. Aceste particule sunt printre cei mai promițători candidați pentru materia întunecată și pot produce efecte spectrale și de polarizare asupra surselor astrofizice în prezența câmpurilor magnetice externe.
În cazul specific al GRB 221009A, oscilațiile dintre fotoni și particulele de tip axion au loc în mediile magnetizate traversate – galaxia gazdă, spațiul intergalactic și Calea Lactee. Acest fenomen reduce parțial absorbția luminii de fond extragalactice, explicând astfel cum a putut observatorul LHAASO să detecteze această explozie și spectrul său.
Materia întunecată rămâne unul dintre cele mai mari mistere ale Universului. După ce luăm în calcul toată materia normală pe care o putem detecta direct – stele, gaze, găuri negre, galaxii, roci, praf – rămâne mult prea multă gravitație neexplicată. Aproximativ 85% din masa Universului este formată din această materie întunecată misterioasă.
Nu știm exact ce este materia întunecată, dar axionii sunt printre cei mai promiţători candidați. Aceste particule ipotetice se comportă asemănător cu neutrinii – interacționează foarte puțin cu materia normală, ceea ce le face greu de detectat. Totuși, se prezice că ar avea același comportament ca materia întunecată, motiv pentru care astrofizicienii sunt nerăbdători să găsească dovezi ale existenței lor.
Galanti și colegii săi găsiseră anterior indicii ale particulelor de tip axion în lumina provenită de la blazari – galaxii extrem de active. Dar cea mai strălucitoare explozie de raze gamma văzută vreodată reprezintă un nou laborator natural pentru căutarea axionilor.
Conform unui model recent al luminii de fond extragalactice, fotonii de raze gamma cu energie înaltă care călătoresc pe distanțe mari ar trebui să interacționeze atât de puternic cu lumina de fond încât nu ar trebui să ajungă până la noi. Calculele cercetătorilor arată însă că interacțiunile dintre fotoni și axioni ar face spațiul intergalactic mai transparent pentru lumina de energie înaltă.
Prin urmare, faptul că LHAASO a detectat fotoni cu energii de până la 18 teraelectronvolți ar putea reprezenta prima detectare indirectă a axionilor, spun cercetătorii.
Concluzia va necesita mult mai multă muncă înainte de a fi confirmată, mai ales că unele căutări anterioare nu au dat rezultate. Dar există și alte locuri unde putem căuta – în special stelele neutronice ar putea produce axioni într-un ritm foarte rapid.
Ești pasionat de astronomie și misterele Universului? Împărtășește acest articol cu prietenii tăi și hai să descoperim împreună secretele materiei întunecate! Lasă un comentariu cu părerea ta despre această descoperire fascinantă.
Sursa imaginii: NASA/Swift/A. Beardmore/University of Leicester
Etichete: explozie spațială, materie întunecată, axioni, raze gamma, astronomie, fizică cuantică, Univers, gaură neagră
