Forskere fant bare gamma stråler som er eldre enn jorden

I april fant en flom av kraftige gammastråler som hadde reist fra halvveis over universet seg inn i jordens nabolag.

Ved en mirakuløs sjanse var NASAs Fermi Gamma-ray Space Telescope flytende opp i jordens bane og klarte å fange utbruddet og samle tonnevis av verdifulle data fra en sjelden kosmisk begivenhet.

En ny studie illustrerer ny analyse av hendelsen, noe som kunne kaste lys over hva middelalderen i universet kunne ha sett ut, samt gi litt mer innsikt i hvordan kosmiske gammastråler blir produsert og hvordan de oppfører seg.

Først litt perspektiv:

Disse spesielle gammastråler - noe av det høyeste energidrevet som alltid blir observert og fra den fjerneste avstanden - kommer egentlig fra en supermassiv svart i sentrum av den fjerne "blazar" galaksen kalt PKS 1441 + 25. Dette bestemte supermassive svarte hullet, som er vanlig for alle blazars, er 70 millioner ganger mer massiv enn solen. Blazars er noen av de mest energiske himmelske fenomenene å eksistere i det kjente universet.

Da PKS 1441 + 25 rev ut en stor flare i april, oppdaget astronomer fra det store atmosfæriske gamma-imaging Cherenkov Telescope eller MAGIC, basert på La Palma på Kanariøyene, gamma ray utbrudd fra Fermi dataene.

MAGIC-handlingen gjorde noen analyser og bestemte at gamma-strålene ble spydt av PKS 1441 + 25 var over ni til 10 milliarder ganger energien til synlig lys - noe som var en overraskelse siden galaksen er så langt unna. Gamma stråler konverteres til partikler når de kolliderer med lite energi lys, slik at de i utgangspunktet mister strøm jo lengre de går. Starlight er en slags lys kryptonitten av gammastråler.

For at gammastrålene skal gjøre det så lyst som de gjorde, behøvde de å unngå det stramme nettverket av fotoner som umiddelbart omgir svarte hull, samt omgå det ekstragalaktiske bakgrunnslyset eller EBL som gjennomsyrer resten av universet. ("EBL" er i hovedsak samlingen av svakt lys mellom alle stjerner og galakser som noen gang har eksistert.)

Nå er det ingen reell måte å gamma stråler i dette tilfellet for å unngå EBL. Og det er bra - studieforfatterne brukte målinger for å beregne en ny, mer nøyaktig forståelse av hvor kraftig EBL er. Så, i virkeligheten, var gammastrålene sakte flippet bort av EBL, en velsignelse.

Men hvordan har strålene unngått nettet av fotoner som omgir et supermassivt svart hull? Det er her vi er introdusert til et annet team av astronomer, fra det meget energiske strålingsbilder-teleskoparraysystemet i Arizona. De observert noen merkelige målinger som ikke korrelerte med deres opprinnelige antagelse om at gammastråler ble produsert i områder nærmest det svarte hullet.

I stedet fant VERITAS-teamet at utslippsregionen for disse gammastråler, i tillegg til annet lys ved forskjellige energier, alle kom ut av en enkelt region som faktisk er fem lysår unna det sorte hullet selv - større enn avstanden mellom solen og nærmeste stjerne. Når saken faller inn i et svart hull, blir det noen ganger utkastet som en kraftig stråle fra polene på den intakte spinneskiven. For PKS 1441 + 25 peker et av disse strålene rett på jorden. (Kinda skummelt, ikke sant?)

Det er mistanke om at denne strålen spiller en rolle i å skifte gammastråleutslippspunktet vekk fra det svarte hullet, slik at de kan unnslippe den kraftige tyngdekraften, og i virkeligheten hjelpe dem med å unngå utslett via fotonenettet.

Det er gale ting, men enda viktigere, hjelper de nye dataene til å forklare hvor mye eldre deler av universet har opptrådt. Noe som PKS 1441 + 25 har aldri blitt funnet nærmere jorden, og å studere lys som har reist fra så langt avstander, bidrar til å male et bilde av hva tidlig universet var.

Det blir spennende å se hva andre astronomer kan hente fra disse dataene. For nå, la oss bare baske i kunnskap om at det er en blazar i avstanden som skyter høye energistråler på vår planet.