Međunarodna znanstvena kolaboracija CTAO LST objavila je nalaze promatranja GRB 221009A — najsjajnije ikad zabilježene provale gama-zračenja (Gamma-Ray Bursts, GRB).

Rezultati su objavljeni u poznatom časopisu The Astrophysical Journal Letters, a publikacija predstavlja detaljna promatranja provedena 2022. godine s prototipom velikog teleskopa (LST), LST-1, tijekom faze puštanja u rad u opservatoriju Roque de los Muchachos na lokaciji CTAO-North na otoku La Palma u Španjolskoj.

U tim istraživanjima sudjeluju i riječki znanstvenici Marina Manganaro i Tomislav Terzić s Fakulteta za fiziku. Promatranja su otkrila naznaku povećanog toka gama-zraka, što nudi novi uvid u enigmatičnu i složenu prirodu GRB-ova na vrlo visokim energijama.

Rezultati podržavaju teorijske modele prema kojima ti bljeskovi generiraju strukturirane, višeslojne mlazove gdje se čestice ubrzavaju.

Intenzivan “BOAT” prasak

Riječki znanstvenici objašnjavaju da su GRB-ovi među najsnažnijim fenomenima u Svemiru. U samo nekoliko sekundi oslobode količinu energije koliko Sunce emitira tijekom cijelog svog životnog vijeka.

Eksplodiraju tijekom kratke, promptne faze, koja traje od nekoliko sekundi do minuta, a zatim slijedi naknadni sjaj koji može trajati satima pa sve do nekoliko mjeseci.

Unatoč njihovom intenzivnom sjaju, ove izvangalaktičke izvore je teško detektirati pri najvišim energijama zbog njihovog kratkog trajanja i prolazne prirode te zato što tok emitiranih gama-zraka slabi kako prelazi velike udaljenosti.

Dana 9. listopada 2022., opservatoriji u Zemljinoj orbiti, poput NASA-inih satelita Fermi i Swift, otkrili su iznimno svijetli dugi GRB, označen kao GRB 221009A.

Prozvan “BOAT” prasak je bio toliko intenzivan da je instrumente koji su ga promatrali doveo do zasićenja, a potaknuo je naknadna promatranja diljem svijeta.

Teleskop LST-1, smješten na sjevernoj lokaciji CTAO-a na La Palmi počeo je promatrati događaj samo 1,33 dana nakon početne eksplozije.

Opažanja s LST-1, koja su se protezala više od 20 dana nakon početka GRB-a, omogućila su LST kolaboraciji da identificira višak gama-zraka.

Iako taj višak nije dosegao prag potreban za formalnu potvrdu otkrića, omogućio je uspostavu vrlo stroge gornje granice na tok gama-zraka vrlo visoke energije koje emitira izvor.

Ovi rezultati označavaju važan korak prema razdvajanju konkurentskih teorijskih modela.

Vjeruje se da GRB-ovi uključuju ultrabrze mlazove plazme izbačene prilikom kolapsa masivne zvijezde u crnu rupu ili neutronsku zvijezdu – slučaj dugih GRB-ova, ili prilikom spajanja neutronskih zvijezda kad nastaju kratki GRB. Međutim, točan proces iza formiranja mlaza ostaje velika misterija.

Pokazana moć teleskopa CTAO

Podaci LST-1 podupiru teoriju da je GRB 221009A pokretao složeni, strukturirani mlaz: uska, ultrabrza jezgra okružena širom, sporijom ovojnicom.

To dovodi u pitanje jednostavniji “top-hat” mlaz koji se obično koristio u ranijim studijama i nudi nove uvide u mehanizme formiranja mlaza i prirodu središnjeg pokretača GRB.

Kako se CTAO nastavlja širiti – još tri LST-a su u razvoju od strane LST kolaboracije na istoj lokaciji, a izgradnja počinje na lokaciji CTAO-South u Čileu – nizovi teleskopa uskoro će biti operativni na obje polutke.

Ovi skupovi teleskopa će poboljšati našu sposobnost proučavanja GRB-ova i drugih ekstremnih fenomena s neviđenom osjetljivošću.

Uz to, organizacija globalnog sustava upozorenja na ovakve pojave omogućit će automatske odazive teleskopa, dodatno smanjujući vrijeme reakcije, što će povećati vjerojatnost novih otkrića.

– Ovi rezultati pokazuju moć CTAO, teleskopa sljedeće generacije, u istraživanju Svemira vrlo visokih energija.

Kreće novo doba, u kojem znanstvenici mogu u dosad neviđenim detaljima istraživati unutarnje procese kozmičkih izvora, kaže izv. prof. dr. Terzić koji je i zamjenik koordinatora za fiziku kolaboracije LST.

Osvrćući se na ulogu hrvatskih znanstvenika Manganaro kaže da je Hrvatska snažno uključena u suradnju.

– U Hrvatskoj smo snažno uključeni u suradnju LST-a i CTAO-a od samog početka rada: čak i ako je CTAO još uvijek u izgradnji, impresivno je vidjeti koliko se važnih rezultata može postići čak i s jednim LST teleskopom.

Budućnost će nam sigurno donijeti mnoge nove uzbudljive rezultate o GRB-ovima, ali i drugim kozmičkim izvorima gama-zraka vrlo visokih energija, navodi Manganaro.

CTAO LST kolaboracija je nefinancijski donator za CTAO, zadužen za izgradnju velikih teleskopa (LST). Kolaboraciju čini više od 400 znanstvenika i inženjera iz 67 različitih instituta u 11 zemalja.

Hrvatska je dio kolaboracija LST i CTAO od 2016. godine, a mnogi istraživači sa sjedištem u Hrvatskoj aktivno sudjeluju u znanstvenim postignućima, kao i u puštanju u rad, održavanju i promatračkim smjenama teleskopima LST.