Dünya, bir yıldız patlamasından kaynaklanan tarihi bir gama ışını patlamasıyla sarsıldı

Büyük bir gama ışını patlaması keşfedildi ESA’nın Entegre Uzay Teleskobu, yere çarpmak. Patlama gezegenimizin iyonosferinde büyük bir rahatsızlığa neden oldu. Bu tür karışıklıklar genellikle Güneş’teki enerjik parçacık olaylarıyla ilişkilidir, ancak bu olay yaklaşık iki milyar ışıkyılı uzaklıktaki bir yıldızın patlamasının sonucuydu. Patlamanın etkilerini analiz etmek, Dünya tarihindeki kitlesel yok oluşlar hakkında bilgi sağlayabilir.

En parlak gama ışını patlamalarının tespiti

9 Ekim 2022 14:21 GMT/15:21 CEST’te, Moon ESA’nın Integral uydusu da dahil olmak üzere Dünya’ya yakın yörüngedeki birkaç yüksek enerjili uydu tarafından son derece parlak ve uzun süreli bir gama ışını patlaması (GRB) tespit edildi. bir görev.

Sanatsal izlenim, gezegenimizin iyonosferini büyük ölçüde bozan güçlü bir gama ışını patlamasının etkisini tasvir ediyor. Bu, yaklaşık iki milyar ışıkyılı uzaklıktaki bir galaksideki bir yıldızın süpernova patlamasından kaynaklanan gama ışını patlamasının (GRB) sonucudur. Kaynak: ESA/ATG Avrupa; CC BY-SA 3.0 IGO

Avrupa Uzay Ajansı tarafından 2002 yılında başlatılan Uluslararası Gama-ışını Astrofizik Laboratuvarı (INTEGRAL), o günden bu yana neredeyse her gün gama-ışını patlamalarını tespit etti. Ancak patlamanın adı GRB 221009A, sıradan olmaktan çok uzaktı. İtalya’daki L’Aquila Üniversitesi’nden ve bu sonuçları yayınlayan ekibin baş yazarı Mirco Piersanti, “Bu muhtemelen şimdiye kadar tespit ettiğimiz en parlak gama ışını patlamasıydı” diyor.

Gama ışını patlamalarını anlamak

Gama ışını patlamaları bir zamanlar gizemli olaylardı, ancak artık süpernova adı verilen patlayan yıldızlardan veya iki ultra yoğun nötron yıldızının çarpışmasından kaynaklanan bir enerji patlaması olduğu biliniyor.

İtalya’nın Roma kentindeki Ulusal Astrofizik Enstitüsü’nden ortak yazar ve Intergral’in IBIS cihazının baş araştırmacısı Pietro Ubertini, “1960’lardan bu yana gama ışını patlamalarını ölçüyoruz ve bu şimdiye kadar ölçülenlerin en güçlüsü” diyor. Aslında o kadar güçlü ki en yakın rakibi on kat daha zayıf. İstatistiksel olarak GRB 221009A gibi güçlü GRB’ler Dünya’ya yalnızca 10.000 yılda bir ulaşır.

Dünyanın iyonosferi üzerindeki etki

Gama ışınlarının çarptığı 800 saniye boyunca patlama, Hindistan’daki yıldırım dedektörlerini harekete geçirmeye yetecek kadar enerji sağladı. Almanya’daki cihazlar, patlama nedeniyle Dünya’nın iyonosferinin birkaç saat boyunca bozulduğunu gösteren sinyalleri tespit etti. Bu devasa miktardaki enerji, ekibe patlamanın Dünya’nın iyonosferi üzerindeki etkilerini araştırma fikrini verdi.

İyonosfer, Dünya’nın üst atmosferinde bulunan ve elektrik yüklü gazlar içeren katmandır. plazma. Yüksekliği yaklaşık 50 km’den 950 km’ye kadar uzanır. Araştırmacılar bunu 350 km’nin üzerinde iyonosferin üst tarafı, bunun altında ise iyonosferin alt tarafı olarak adlandırıyor. İyonosfer o kadar kırılgandır ki uzay aracı iyonosferin büyük bir kısmının yörüngesinde dönebilir.

Üst tarafta iyonosferik rahatsızlığın ilk gözlemi

Böyle bir uzay aracı, bir Çin-İtalyan uzay görevi olan Zhangheng olarak da bilinen Çin Elektromanyetik Sismik Uydusudur (CSES). 2018 yılında fırlatılan bu sistem, iyonosferin üst kısmını elektromanyetik davranışındaki değişiklikler açısından izliyor. Ana görevi iyonosferdeki değişiklikler ile deprem gibi sismik olayların meydana gelmesi arasındaki olası bağlantıları incelemektir, ancak aynı zamanda güneş aktivitesinin iyonosfer üzerindeki etkisini de inceleyebilir.

Hem Mirko hem de Petro CSES bilim ekibinin birer parçası ve GRB patlamaları bir rahatsızlık yaratırsa CSES’in bunu görmesi gerektiğini fark ettiler. Ama emin olamadılar. Pietro, “Geçmişte diğer gama ışını patlamalarında bu etkiyi aradık ancak hiçbir şey göremedik” diyor.

Bu çizim, en yaygın tür olan uzun gama ışını patlamalarının bileşenlerini göstermektedir. Devasa bir yıldızın çekirdeği (solda) çökerek bir kara delik oluşturdu ve çöken yıldızın içinden uzaya neredeyse ışık hızında hareket eden bir parçacık akışı gönderdi. Spektrum boyunca radyasyon, yeni doğmuş kara deliğin yakınındaki sıcak iyonize gazdan (plazma), jet içindeki hızlı hareket eden gaz kabukları arasındaki çarpışmalardan (iç şok dalgaları) ve jetin yukarı doğru süpürüp etkileşime girdiği sırada ön kenarından kaynaklanır. çevresi ile (dış şok dalgaları). Kaynak: NASA Goddard Uzay Uçuş Merkezi

Geçmişte, GRB’lerin, güneş etkisinin ortadan kaldırıldığı gece boyunca iyonosferin alt tarafını etkilediği ancak üst kısmını asla etkilemediği gözlemlenmişti. Bu, patlama Dünya’ya ulaştığında GRB’lerden gelen patlamanın artık iyonosferik iletkenlikte bir değişikliğe neden olacak kadar güçlü olmadığı ve bunun sonucunda elektrik alanında bir farklılığa neden olduğu inancına yol açtı.

Ancak bu sefer bilim insanları baktığında şansları farklıydı. Etki açık ve güçlüydü. İlk kez iyonosferin üst kısmındaki elektrik alanında güçlü bir değişim şeklinde yoğun bir rahatsızlık gördüler. ESA proje bilimcisi Eric Kolkers, “Bu şaşırtıcı. Uzayın derinliklerinde meydana gelen şeyleri görebiliyoruz ama bunlar aynı zamanda Dünya’yı da etkiliyor” diyor.

Gama ışını patlamasının etkisi uzun menzillidir

Spesifik olarak, bu patlamalar yaklaşık 2 milyar ışıkyılı uzaklıktaki bir galakside (iki milyar yıl önce) meydana geldi, ancak yine de Dünya’yı etkilemeye yetecek kadar enerjiye sahipti. Güneş genellikle Dünya’nın iyonosferini etkilemeye yetecek kadar güçlü radyasyonun birincil kaynağı olmasına rağmen, GRB’ler genellikle Güneş’in atmosferinde güneş patlamaları olarak bilinen büyük patlamaları incelemeye adanmış araçları ateşledi. Araştırma görevlisi Laura Hayes, “Bu rahatsızlığın, gezegenimizin yüzeyinden yalnızca onlarca kilometre yukarıda bulunan Dünya’nın iyonosferinin alt katmanlarını etkileyerek büyük bir güneş patlamasının izine benzer bir iz bırakması dikkate değer” diyor. ve Avrupa Uzay Ajansı’nda güneş fiziği uzmanı.”

Sahadaki etkiler

Bu imza, iyonosferin alt kısmındaki iyonlaşmanın artması şeklinde geldi. Dünya ile Dünya’nın alt iyonosferi arasında sıçrayan çok düşük frekanslı radyo sinyallerinde tespit edildi. Laura şöyle açıklıyor: “Temel olarak iyonosferin daha düşük rakımlara ‘hareket ettiğini’ söyleyebiliriz ve bunu radyo dalgalarının iyonosfer boyunca nasıl sıçradığını inceleyerek keşfettik.” Bu sonuçlar yayınlandı 2022’de.

Bu durum galaksimizdeki bir süpernovanın daha ciddi sonuçlara yol açabileceği fikrini güçlendiriyor. Mirko, “Galaksimizde bir gama ışını patlamasının olası sonuçları hakkında pek çok tartışma oldu” diyor.

En kötü durumda, patlama sadece iyonosferi etkilemekle kalmayacak, aynı zamanda ozon tabakasına da zarar vererek güneşten gelen tehlikeli ultraviyole ışınlarının Dünya yüzeyine ulaşmasına neden olacaktır. Böyle bir etkinin, geçmişte Dünya’da meydana geldiği bilinen bazı kitlesel yok oluş olaylarının muhtemel nedeni olduğu öne sürülüyor. Ancak bu fikri araştırmak için daha fazla veriye ihtiyacımız olacak.

Artık tam olarak neyi arayacaklarını bildiklerine göre ekip, CSES tarafından toplanan verilere yeniden bakmaya ve bunları Integral’in gördüğü diğer gama ışını patlamalarıyla ilişkilendirmeye başladı. Her ne kadar CSES’in fırlatıldığı 2018 yılına geri dönebilseler de, Dünya’nın çok uzak evrenle bile etkileşime girmesine yönelik bu büyüleyici yeni pencerenin artık açık kalmasını sağlayacak bir takip görevi zaten planlandı.

Referans: Mirco Piersanti, Pietro Ubertini, Roberto Battiston, Angela Bazzano, Giulia D’Angelo, James J. Ruddy, Piero Diego, Zima Zerin, Roberto tarafından yazılan “Gama ışını patlamasıyla ilişkili üst iyonik elektrik alanının bozulmasına ilişkin kanıt” Amendola, Davide Padoni, Simona Bartucci, Stefania Pioli, Igor Bertillo, William J. Berger, Donatella Campana, Antonio Ciccone, Piero Cipollone, Silvia Colli, Livio Conti, Andrea Contin, Marco Cristoforetti, Fabrizio De Angelis, Cinzia Di Donato, Christian De Santis, Andrea De Luca, Emiliano Fiorenza, Francesco Maria Follega, Giuseppe Gebbia, Roberto Yoba, Alessandro Lega, Marco Lolli, Bruno Martino, Matteo Martucci, Giuseppe Massiantonio, Matteo Mergi, Marco Messi, Alfredo Morbidini, Coralie Neubuser, Francesco Nozzoli, Fabrizio Nocelli, Alberto Oliva, Giuseppe Avusturya, Francesco Palma, Federico Palmonari, Beatrice Panico, Emanuele Babini, Alexandra Parmentier, Stefania Percibali, Francesco Perfetto, Alessio Perinelli, Piergio Picozza, Michele Pozzato, Gianmaria Ribustini, Dario Ricciotti, Esther Ricci, Marco Ricci, Sergio P. Ricciarini, Andrea Rossi, Zuleika Sahnoun, Umberto Savino, Valentina Scotti, Zhuhui Chen, Alessandro Sotgio, Roberta Sparvoli, Silvia Tovani, Nello Vertoli, Veronica Villona, ​​​​Vincenzo Vitale, Ugo Zanoni, Simona Zuffoli ve Paolo Zuccone, 14 Kasım 2023 , Doğa İletişimi.
doi: 10.1038/s41467-023-42551-5