Svemirska letelica detektovala snažne izlive gama zračenja u ostacima supernove poznate po postojanom sjaju

Za astronome Rakova maglina/Kraba predstavlja jedan od najpostojanijih izvora zračenja visoke energije u kosmosu. Kraba je udaljena 6500 svetlosnih godina od Zemlje, a poznata je kao ostatak zvezde čiju su eksploziju posmatrali ljudi sa Zemlje 1054. Radijacija iz ostataka supernove toliko je postojana da je astronomi koriste kao standardan izvor svetlosti prema kojem porede jačinu drugih izvora.

Otuda zaprepašćenje kod astronoma, kada su dve svemirske letelice nedavno zabeležile u Krabi izlive gama zračenja gigantskih razmera. Od 19. septembra intenzitet emisije gama zraka uvećao se za tri dana dva, pa i tri puta. Naučnici sa Italian Space Agency's AGILE telescope izvestili su o ovome 22. septembra Astronomical Telegram, imejl sredstvo komunikacije. Istraživači sa Fermy Gamma-ray Space telescope našli su za približno isti vremenski period još veće povećanje, te su i oni poslali telegram. Oba tima su spomenula da imaju snimke pređašnjih bljeskova - AGILE teleskop je registrovao bljesak u jesen 2007., dok je Fermi zabeležio jedan u februaru 2009.

Objedinjeni snimci u vidljivoj svetlosti, X-zracima i infracrvenom spektru otkrivaju nam kompleksne čvorove i pramenove u Kraba maglini. U jednom od pramenova nedavno su  detektovane eksplozije gama zraka.

Pretpostavlja se da su ovi energetski bljeskovi, kao i postojana emisija, zapravo provale elektrona izbačenih iz Krabinog pulsara, ostatka sagorele zvezde koja je eksplodirala, koji se nalazi u središtu magline, i koji brzo rotira. Ali ono što zbunjuje astronome, i što ih navodi da traže nove modele, jeste što ne mogu da objasne uzrok ovoj vanrednoj provali, šta je toliko pobudilo elektrone da je nivo njihove energije za tako kratko vreme skočio na najmanje 10¹⁵ elektron volti, najviši energetski nivo do sad zabeležen na udaljenom astrofizičkom objektu.

To je bilo tema rasprave na ovogodišnjem bijenalu Texas Symposium on Relativistic Astrophysics, održanom ove godine u Hajdelbergu, Nemačka.

Marco Tavani, član Agile tima, govorio je na sastanku 6. i 7. decembra o "čudu" i šoku u kojem su se našli. Zapravo, kada je njegov tim prvi put primetio iznenadan, kratak rast gama zračenja u Krabi u jesen 2007, neposredno nakon što je AGILE teleskop pušten u rad, nisu verovali u ono što je teleskop registrovao. Odlučili su da se oglase tek kada je letelica ponovo zabeležila isto. "Ako izađete u javnost i kažete da je tako postojan izvor kakvim se Kraba smatra, zapravo promenljiv, pa se ispostavi da to nije tačno, odsvirali biste svoje", kaže Marco.

U prilogu objavljenom na www.arxiv.org , 17. novembra, (http://arxiv.org/abs/1011.3855 ), Fermi tim navodi da ovo otkriće "predstavlja izazov i da bi trebalo da se preispita održivost teorije o ubrzanju čestice".

Rolf Buehler, sa SLAC National Accelerator Laboratory u Menlo Park, Calif., i saradnik u Fermi timu, pridružio se Tavaniju na iznenada sazvanom sastanku 6. decembra, da bi raspravljao o promenljivim energetskim izvorima u Mlečnom putu. Tavani i Buehler odbili su da razgovaraju sa novinarima, pošto obojica imaju dogovor da o svojim otkrićima obaveštavaju Science.

Prema opšte prihvaćenom modelu, gama zrake emituju, bilo postojano ili na kratko, elektroni izbačeni iz središta Krabinog pulsara koji naleću na jaka magnetna polja u materiji u okruženju. Tu se obrću i tako budu pobuđeni na energtske nivoe dovoljno visoke da emituju gama zrake.

Ali, detektovani bljeskovi u Krabi remete ovaj model ubrazavanja čestice. Kako Buehler primećuje, s obzirom na kratkoću bljeska, elektroni nisu mogli dovoljno dugo da se obrću da bi proizveli toliku energetsku emisiju. Drugi problem leži u tome da pobuđeni elektroni, na veoma visokom energetskom nivou brzo gube svoju energiju, te bi magnetno polje magline moralo bi da bude tri do 10 puta jače, 3 do 10 milliGaussa, nego što se obično smatra. (Poređenja radi, magnetno polje Zemljine površine iznosi približno 500 milliGaussa).

Zbog veoma kratke emisije mogli bismo zaključiti da gama zraci potiču iz relativno malog područja unutar same magline. Buehler je predložio da je možda pulsarovo električno polje doprinelo ubrzanju elektrona u unutrašnjem delu magline do dovoljno visokih energetskih nivoa da emituje gama zrake.

Wlodek Bednarek i kolege sa Lodz univerziteta, Poljska, ponudili su drugačije objašnjenje. U prilogu objavljenom na www.arxiv.org 19. novembra, predložili su da je vetar naelektrisanih čestica sa pulsara naleteo na, i potisnuo, kompresovao, magnetno polje u maglini. Kada se poremećeno polje, kao praćka naglo vratilo u prvobitan oblik, to je oslobodilo ogromnu količinu energije što je dovelo do ubrzanja naelektrisanih čestica.

I dok naučnici tragaju za objašnjenjem, astronomi sa svoje strane pokušavaju da što tačnije utrvrde područje sa kojeg su bljeskovi doprli u septembru. Primećujemo u vidljivoj svetlosti i X-zracima da maglina sadrži niz komplikovanih pramenova i mlazeva. Na snimcima sa Čandra opservatorije X-zraka, počev od nekoliko nedelja nakon septembarskih praskova, vidi se jače zračenje pri dnu jednog od mlazeva. To bi moglo biti područje odakle su stigli bljeskovi, kaže Tavani.

"Rešavanje zagonetke koju nam je nametnula Krabina maglina verovatno će baciti novo svetlo na prirodu pulsara u njoj", istakao je Jonathan Arons sa Kalifornisjkog univerziteta, Berkeley. "Sve ove čestice kuljaju iz pulsara a onda ih zaustavi sama maglina, kao da se sve odigrava u bazenu", kaže Arons."Proučavati šta se dešava unutar magline je kao da radite u laboratoriji, dok istražujete pulsar", dodao je.

Prema Aronsu ovo bi takođe moglo da pomogne da se objasni fizika drugih astronomskih sistema koji su obeleženi centralnim kompaktnim objektom. To znači i crne rupe čiji se mlazevi naelektrisanih čestica sudaraju sa materijom u međuzvezdanom prostoru ili sudarima materijala unutar mlazeva za koje se veruje da uzrokuju eksplozije najviših energetskih nivoa u kosmosu, eksploziji gama zraka.

Prevela T. Petrović