ESA’nın İntegral uzay teleskobu, uzakta patlayan bir yıldızdan gelen benzeri görülmemiş bir gama ışını patlamasını tespit etti ve bu, Dünya’nın iyonosferinde önemli rahatsızlıklara neden oldu. Türünün bugüne kadar kaydedilen en parlak ve en güçlü olayı olan bu olay, araştırmacıları bunun Dünya’daki tarihsel kitlesel yok oluşlarla olan potansiyel bağlantısını keşfetmeye yöneltti.
Muazzam bir gama ışını patlaması tespit edildi ESA’nın İntegral uzay teleskobu, Dünya’ya çarptı. Patlama gezegenimizin iyonosferinde önemli bir rahatsızlığa neden oldu. Bu tür rahatsızlıklar genellikle Güneş’teki enerjik parçacık olaylarıyla ilişkilendirilir ancak bu, neredeyse iki milyar ışıkyılı uzaklıkta patlayan bir yıldızın sonucuydu. Patlamanın etkilerini analiz etmek, Dünya tarihindeki kitlesel yok oluşlar hakkında bilgi sağlayabilir.
En Parlak Gama Işını Patlamasının Tespiti
9 Ekim 2022 14:21 BST / 15:21 CEST’te, ESA’nın Integral uydusu da dahil olmak üzere Dünya’ya yakın yörüngedeki yüksek enerjili uyduların çoğu tarafından son derece parlak ve uzun süreli bir gama ışını patlaması (GRB) tespit edildi. misyon.
Sanatsal izlenim, gezegenimizin iyonosferinde önemli bir rahatsızlığa neden olan güçlü bir gama ışını patlamasının etkisini tasvir ediyor. Bu, neredeyse iki milyar ışıkyılı uzaklıktaki bir galaksideki bir yıldızın süpernova patlamasından kaynaklanan gama ışını patlamasının (GRB) sonucudur. Katkıda bulunanlar: ESA/ATG Avrupa; CC BY-SA 3.0 IGO
Uluslararası Gama Işını Astrofizik Laboratuvarı (Integral), 2002 yılında ESA tarafından başlatıldı ve o zamandan bu yana neredeyse her gün gama ışını patlamalarını tespit ediyor. Ancak patlamaya verilen isim olan GRB 221009A, sıradan olmaktan çok uzaktı. İtalya’nın L’Aquila Üniversitesi’nden ve bu sonuçları yayınlayan ekibin baş yazarı Mirko Piersanti, “Muhtemelen şimdiye kadar tespit ettiğimiz en parlak gama ışını patlamasıydı” diyor.
Gama Işını Patlamalarını Anlamak
Gama ışını patlamaları bir zamanlar gizemli olaylardı ancak artık süpernova adı verilen patlayan yıldızlardan veya iki süper yoğun nötron yıldızının çarpışmasından kaynaklanan enerjinin dışarı taşması olduğu kabul ediliyor.
İtalya’nın Roma kentindeki Ulusal Astrofizik Enstitüsü’nden ve Intergral’in IBIS cihazının baş araştırmacısı olan ortak yazar Pietro Ubertini, “1960’lardan bu yana gama ışını patlamalarını ölçüyoruz ve bu şimdiye kadar ölçülenlerin en güçlüsü” diyor. Aslında o kadar güçlü ki, kayıtlardaki en yakın rakibi on kat daha zayıf. İstatistiksel olarak, GRB 221009A kadar güçlü bir GRB, Dünya’ya yalnızca 10.000 yılda bir ulaşmaktadır.
Dünyanın İyonosferi Üzerindeki Etki
Gama ışınlarının çarptığı 800 saniye boyunca patlama, Hindistan’daki yıldırım dedektörlerini harekete geçirmeye yetecek kadar enerji sağladı. Almanya’daki cihazlar, Dünya’nın iyonosferinin patlama nedeniyle birkaç saat boyunca bozulduğuna dair işaretler tespit etti. Bu aşırı miktardaki enerji, ekibe patlamanın Dünya’nın iyonosferi üzerindeki etkilerini araştırma fikrini verdi.
İyonosfer, Dünya’nın üst atmosferinin, adı verilen elektrik yüklü gazları içeren katmanıdır. plazma. Yaklaşık 50 km ila 950 km yükseklikte uzanır. Araştırmacılar buna 350 km’nin üzerindeki üst kısımdaki iyonosfer ve bunun altındaki kısımdaki alt kısımdaki iyonosfer adını veriyor. İyonosfer o kadar incedir ki, uzay araçları iyonosferin büyük bölümünde yörüngede kalabilir.
Üst Taraf İyonosfer Bozukluğunun İlk Kez Gözlemlenmesi
Bu uzay araçlarından biri, Çin-İtalyan uzay görevi olan Zhangheng olarak da bilinen Çin Sismo-Elektromanyetik Uydusu’dur (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 Pietro CSES bilim ekibinin birer parçası ve eğer GRB bir rahatsızlık yaratmış olsaydı CSES’in bunu görmesi gerektiğini fark ettiler. Ama emin olamadılar. Pietro, “Geçmişte diğer GRB’lerde bu etkiyi aramıştık ama hiçbir şey görmemiştik” diyor.
Bu çizim, en yaygın tür olan uzun gama ışını patlamasının bileşenlerini göstermektedir. Devasa bir yıldızın çekirdeği (solda) çökerek, çökmekte olan yıldızın içinden uzaya neredeyse ışık hızıyla hareket eden bir parçacık jeti gönderen bir kara delik oluşturdu. 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 süpürürken ön kenarından kaynaklanır. ve çevresi ile etkileşime girer (dış şok). Kredi: NASA’nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi
Geçmişte, GRB’lerin, güneş etkisinin ortadan kaldırıldığı gece boyunca alt iyonosferi etkilediği tespit edilmişti, ancak üst tarafta asla görülmedi. Bu, GRB’den gelen patlamanın Dünya’ya ulaştığında artık iyonosferik iletkenlikte bir elektrik alanı değişimine yol açacak bir değişiklik yaratacak kadar güçlü olmadığı inancına yol açmıştı.
Ancak bu sefer bilim insanları baktıklarında şansları farklıydı. Etki açık ve güçlüydü. İlk kez iyonosferin üst kısmında güçlü bir elektrik alanı değişimi şeklinde yoğun bir tedirginlik gördüler. “Bu muhteşem. Uzayın derinliklerinde meydana gelen ama aynı zamanda Dünya’yı da etkileyen şeyleri görebiliyoruz” diyor ESA Proje Bilimcisi Erik Kuulkers.
Gama Işını Patlamasının Geniş Kapsamlı Etkisi
Bu özel GRB, neredeyse 2 milyar ışıkyılı uzaklıktaki bir galakside – dolayısıyla iki milyar yıl önce – gerçekleşti, ancak yine de Dünya’yı etkilemeye yetecek kadar enerjisi vardı. Güneş tipik olarak Dünya’nın iyonosferini etkileyebilecek kadar güçlü birincil radyasyon kaynağı olsa da, bu GRB genellikle Güneş’in atmosferinde güneş patlamaları olarak bilinen muazzam patlamaları incelemek için ayrılmış cihazları tetikledi. ESA’da araştırma görevlisi ve güneş fiziği uzmanı Laura Hayes, “Bu rahatsızlık özellikle, gezegenimizin yüzeyinden sadece onlarca kilometre yukarıda bulunan iyonosferin en alt katmanlarını etkiledi ve büyük bir güneş patlamasıyla karşılaştırılabilecek bir iz bıraktı” diyor.
Dünya için çıkarımlar
Bu iz, iyonosferin alt kısmındaki iyonlaşmanın artması şeklinde geldi. Yer ile Dünya’nın alt iyonosferi arasında seken çok düşük frekanslı radyo sinyallerinde tespit edildi. Laura şöyle açıklıyor: “Esasen, iyonosferin daha düşük rakımlara ‘hareket ettiğini’ söyleyebiliriz ve bunu radyo dalgalarının iyonosfer boyunca nasıl sıçradığını tespit ettik.” bu sonuçları yayınladı 2022’de.
Kendi galaksimizdeki bir süpernovanın çok daha ciddi sonuçlara yol açabileceği fikrini güçlendiriyor. Mirko, “Gama ışını patlamasının kendi galaksimizdeki olası sonuçları hakkında büyük bir tartışma yaşandı” diyor.
En kötü durumda, patlama sadece iyonosferi etkilemekle kalmayacak, aynı zamanda ozon tabakasına da zarar vererek Güneş’ten gelen tehlikeli ultraviyole radyasyonun Dünya yüzeyine ulaşmasına neden olacaktır. Böyle bir etkinin, geçmişte Dünya’da meydana geldiği bilinen bazı kitlesel yok oluş olaylarının olası bir nedeni olduğu öne sürülüyor. Ancak fikri araştırmak için çok daha fazla veriye ihtiyacımız olacak.
Artık tam olarak ne arayacaklarını bildiklerine göre ekip, CSES tarafından toplanan verilere bakmaya ve bunları Integral tarafından görülen diğer gama ışını patlamalarıyla ilişkilendirmeye başladı. Ve yalnızca CSES’in başlatıldığı 2018 yılına geri dönebilecek olsalar da, Dünya’nın çok uzak Evren ile etkileşime girme biçimine yönelik bu büyüleyici yeni pencerenin artık açık kalmasını sağlayacak bir takip görevi zaten planlandı.
Referans: Mirko Piersanti, Pietro Ubertini, Roberto Battiston, Angela Bazzano, Giulia D’Angelo, James G. Rodi, Piero Diego, Zhima Zeren, Roberto Ammendola, “Gama ışını patlamasıyla ilişkili üst iyonosferik elektrik alanı bozulmasının kanıtı”, Davide Badoni, Simona Bartocci, Stefania Beolè, Igor Bertello, William J. Burger, Donatella Campana, Antonio Cicone, Piero Cipollone, Silvia Coli, Livio Conti, Andrea Contin, Marco Cristoforetti, Fabrizio De Angelis, Cinzia De Donato, Cristian De Santis, Andrea Di Luca, Emiliano Fiorenza, Francesco Maria Follega, Giuseppe Gebbia, Roberto Iuppa, Alessandro Lega, Marco Lolli, Bruno Martino, Matteo Martucci, Giuseppe Masciantonio, Matteo Mergè, Marco Mese, Alfredo Morbidini, Coralie Neubüser, Francesco Nozzoli, Fabrizio Nuccilli, Alberto Oliva, Giuseppe Osteria, Francesco Palma, Federico Palmonari, Beatrice Panico, Emanuele Papini, Alexandra Parmentier, Stefania Perciballi, Francesco Perfetto, Alessio Perinelli, Piergiorgio Picozza, Michele Pozzato, Gianmaria Rebustini, Dario Recchiuti, Ester Ricci, Marco Ricci, Sergio B Ricciarini, Andrea Russi, Zuleika Sahnoun, Umberto Savino, Valentina Scotti, Xuhui Shen, Alessandro Sotgiu, Roberta Sparvoli, Silvia Tofani, Nello Vertolli, Veronica Vilona, Vincenzo Vitale, Ugo Zannoni, Simona Zoffoli ve Paolo Zuccon, 14 Kasım 2023, Doğa İletişimi.
DOI: 10.1038/s41467-023-42551-5