Το διαστημικό σκάφος ήδη αμφισβητεί τη γνώση μας για τις εκρήξεις στο πρώιμο Σύμπαν

Στις 15 Μαρτίου 2024, το τηλεσκόπιο ακτίνων-Χ ευρέος πεδίου (WXT) του Einstein Probe ανίχνευσε μια έκρηξη ακτίνων-Χ χαμηλής ενέργειας. Οι αστρονόμοι αποκαλούν αυτές τις ακτίνες Χ «μαλακές», παρόλο που εξακολουθούν να είναι πολύ πιο ενεργητικές από το ορατό ή το υπεριώδες φως. Η έκρηξη διήρκεσε για περισσότερα από 17 λεπτά και είχε διακυμάνσεις στη φωτεινότητα προτού σβήσει και πάλι. Ένα τέτοιο γεγονός είναι γνωστό ως γρήγορο μεταβατικό φαινόμενο ακτίνων Χ (FXRT) και το συγκεκριμένο μεταβατικό φαινόμενο έλαβε την ονομασία EP240315a.

Για τον Yuan Liu, από τα Εθνικά Αστρονομικά Παρατηρητήρια της Κινεζικής Ακαδημίας Επιστημών (NAO, CAS) και πρώτο συγγραφέα της πρόσφατα δημοσιευμένης εργασίας που περιγράφει λεπτομερώς τη μελέτη, ήταν μια ιδιαίτερη στιγμή, επειδή είχε σχεδιάσει το λογισμικό ενεργοποίησης του WXT επί του σκάφους. «Ήταν πραγματικά καλό να βλέπουμε τον αλγόριθμο να λειτουργεί άψογα για αυτό το γεγονός».

Περίπου 1 ώρα αφότου παρατηρήθηκαν οι ακτίνες Χ, ένα τηλεσκόπιο που βρίσκεται στη Νότια Αφρική στο πλαίσιο του συστήματος ATLAS (Asteroid Terrestrial-Impact Last Alert System) ανίχνευσε ορατό φως από την ίδια θέση. Οι επακόλουθες παρατηρήσεις από το τηλεσκόπιο Gemini-North στη Χαβάη και το Very Large Telescope στη Χιλή επέστρεψαν μετρήσεις μετατόπισης προς το ερυθρό που επιβεβαίωσαν ότι η έκρηξη προήλθε από απόσταση περίπου 12,5 δισεκατομμυρίων ετών φωτός, ξεκινώντας το κοσμικό της ταξίδι προς εμάς όταν το Σύμπαν είχε μόλις το 10% της σημερινής του ηλικίας.

Αυτό σήμαινε ότι η EP240315a ήταν η πρώτη φορά που οι αστρονόμοι εντόπισαν μαλακές ακτίνες Χ για τόσο μεγάλη διάρκεια από μια τόσο αρχαία έκρηξη.

«Η ανίχνευση του EP240315a αποδεικνύει τις μεγάλες δυνατότητες του Einstein Probe για την ανακάλυψη παροδικών φαινομένων από το πρώιμο Σύμπαν. Η αποστολή θα παίξει σημαντικό ρόλο στις διεθνείς παρατηρήσεις και συνεργασίες», λέει ο Xuefeng Wu, ερευνητής στο Παρατηρητήριο Purple Mountain του CAS και ένας από τους συγγραφείς της δημοσίευσης.

Η γρήγορη ανίχνευση του EP240315a επέτρεψε επίσης στην ομάδα να συνεργαστεί με τον Roberto Ricci, του Πανεπιστημίου Tor Vergata της Ρώμης στην Ιταλία. Άρχισαν να παρακολουθούν την έκρηξη σε ραδιοφωνικά μήκη κύματος χρησιμοποιώντας το Australian Telescope Compact Array (ATCA). Παρακολουθώντας την για τρεις μήνες, διαπίστωσαν ότι η παραγωγή ενέργειας ήταν σύμφωνη με μια τυπική έκρηξη ακτίνων γάμμα (GRB).

Οι GRB είναι εξαιρετικά ισχυρά γεγονότα που απελευθερώνουν εξαιρετικά ποσά ενέργειας. Συνήθως, οι μακρές GRB προέρχονται από την έκρηξη τεράστιων αστέρων.

Σε μεταγενέστερες αναλύσεις, οι ακτίνες Χ βρέθηκαν πράγματι να συμπίπτουν με μια έκρηξη ακτίνων γάμμα γνωστή ως GRB 240315C. Η έκρηξη αυτή είχε παρατηρηθεί από το τηλεσκόπιο Burst Alert Telescope (BAT) στο παρατηρητήριο Swift του Neil Gehrels της NASA και από το όργανο Konus της Ρωσικής Ομοσπονδίας στο διαστημικό σκάφος Wind της NASA.

«Τα αποτελέσματα αυτά δείχνουν ότι ένα σημαντικό μέρος των FXRTs μπορεί να σχετίζεται με GRBs και ότι τα ευαίσθητα όργανα παρακολούθησης ακτίνων Χ, όπως το Einstein Probe, μπορούν να τις εντοπίσουν στο μακρινό Σύμπαν», λέει ο Roberto. «Ο συνδυασμός της δύναμης των παρατηρήσεων ακτίνων-Χ και ραδιοφωνίας μας δίνει έναν νέο τρόπο να εξερευνήσουμε αυτές τις αρχαίες εκρήξεις ακόμη και χωρίς να ανιχνεύσουμε τις ακτίνες γάμμα τους».

Ωστόσο, υπάρχει ένα μυστήριο που πρέπει να λυθεί. Αν και οι GRB συνδέονται με ακτίνες Χ, ο EP240315a είναι διαφορετικός.

Συνήθως, οι ακτίνες Χ παρατηρούνται να προηγούνται των ακτίνων γάμμα κατά μερικές δεκάδες δευτερόλεπτα, αλλά η EP240315a παρατηρήθηκε περισσότερο από έξι λεπτά (372 δευτερόλεπτα) πριν από την GRB 240315C. «Μια τόσο μεγάλη καθυστέρηση δεν έχει παρατηρηθεί ποτέ στο παρελθόν», λέει ο Hui Sun, μέλος της ομάδας από το Κέντρο Επιστήμης Einstein Probe στο NAO, CAS.

Αν το συνδυάσουμε αυτό με την απροσδόκητα μεγάλη διάρκεια των ακτίνων Χ, μπορεί να μας πει ότι δεν καταλαβαίνουμε τον τρόπο έκρηξης των GRBs τόσο καλά όσο νομίζαμε.

«Αυτό μας λέει κάτι πραγματικά νέο και ίσως πρέπει να επανεξετάσουμε τα μοντέλα που έχουμε για τις εκρήξεις ακτίνων γάμμα», λέει ο Weimin Yuan, επικεφαλής ερευνητής του NAO, CAS Einstein Probe.

Ο χρόνος και περισσότερα δεδομένα θα βοηθήσουν. Αν και οι προηγούμενες αποστολές ήταν σε θέση να ανιχνεύσουν τις μαλακές ακτίνες Χ, η ανώτερη ευαισθησία και το οπτικό πεδίο του Einstein Probe ανοίγουν πραγματικά αυτό το παράθυρο. «Αυτό είναι μόνο το σημείο εκκίνησης και αποδεικνύει πραγματικά τη δυνατότητα του Einstein Probe να ανιχνεύσει κοσμικές εκρήξεις από το πρώιμο Σύμπαν», λέει ο Weimin.

«Μόλις ανοίξαμε τα μάτια του Einstein Probe στον ουρανό, βρήκε νέα ενδιαφέροντα φαινόμενα. Αυτό είναι πολύ καλό και θα πρέπει να σημαίνει ότι θα υπάρξουν πολύ περισσότερες ενδιαφέρουσες ανακαλύψεις», λέει ο Erik Kuulkers, επιστήμονας του προγράμματος Einstein Probe του ESA.

Το Einstein Probe (EP) είναι μια αποστολή της Κινεζικής Ακαδημίας Επιστημών (CAS) σε συνεργασία με τον Ευρωπαϊκό Οργανισμό Διαστήματος (ESA), το Ινστιτούτο Μαξ-Πλανκ για την Εξωγήινη Φυσική (MPE) στη Γερμανία, και το Εθνικό Κέντρο Χωρικών Μελετών (CNES) στη Γαλλία. Εκτοξεύτηκε από το Κέντρο Δορυφορικής Εκτόξευσης Xichang στην Κίνα στις 9 Ιανουαρίου 2024 και φέρει δύο όργανα. Το τηλεσκόπιο ακτίνων-Χ ευρέος πεδίου (WXT) που παρακολουθεί συνεχώς ένα μεγάλο τμήμα του ουρανού για απροσδόκητες ακτίνες-Χ, και το τηλεσκόπιο ακτίνων-Χ παρακολούθησης (FXT) που εστιάζει στις πηγές ακτίνων-Χ που εντοπίζει το WXT για μια πιο λεπτομερή ματιά.

[via]