ทั่วทั้งจักรวาลออกไป 7.5 พันล้านปีแสงดาวที่กำลังจะตายได้ปลดปล่อยนักดาราศาสตร์แสงพลังงานสูงที่สุดเท่าที่เคยเห็นมา และอนุภาคแสงเหล่านี้หรือโฟตอนกำลังช่วยให้นักดาราศาสตร์เข้าใจว่าอนุภาคเหล่านี้ถูกกระตุ้นให้มีพลังงานสูงมากเช่นนี้ได้อย่างไร
นักดาราศาสตร์พบโฟตอนพลังงานสูงในขณะที่มองเหตุการณ์ที่เรียกว่าการระเบิดของรังสีแกมม่าหรือ GRB คิดว่าเป็นผลมาจากการชนกันของดาวนิวตรอนหรือการล่มสลายของดาวฤกษ์ขนาดใหญ่การปะทุของรังสีแกมม่าก็จะปรากฏขึ้นอย่างกะทันหันในบางครั้งเพียงเสี้ยววินาที หนึ่งในการปะทุที่ปะทุเหล่านี้สามารถปลดปล่อยพลังงานมากกว่าดวงอาทิตย์ที่จะก่อให้เกิดตลอดชีวิต เหตุการณ์เหล่านี้ยากที่จะจับ แต่สายัณห์ที่ติดตามการระเบิด แสงจากสายัณห์ส่องสว่าง แต่หรี่แสงได้นานขึ้นทำให้นักดาราศาสตร์วัดรายละเอียดได้
ในวันที่ 14 มกราคม 2019 มีการค้นพบรังสีแกมม่าหนึ่งครั้งชื่อ GRB 190114C ซึ่งถูกค้นพบโดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศสองดวงผ่านระบบอัตโนมัติ ภายใน 22 วินาทีนักดาราศาสตร์บนโลกได้กำหนดกล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินของตนเพื่อวัดสายัณห์ที่ติดตามเหตุการณ์
"เรามองหามานานกว่า 20 ปีแล้ว" Razmik Mirzoyan โฆษกของกล้องถ่ายภาพรังสีแกมม่ารายใหญ่ในบรรยากาศ (MAGIC) การทำงานร่วมกันและผู้เขียนร่วมในการศึกษาใหม่บอกวิทยาศาสตร์สด พวกเขาสามารถหาสิ่งนี้ได้ Mirzoyan พูดว่า "ไม่ใช่แค่โชค แต่มันเป็นเพียงความเพียร"
ในแง่ทางดาราศาสตร์เหตุการณ์ดังกล่าวค่อนข้างใกล้เคียงซึ่งทำให้นักดาราศาสตร์สามารถวัดแสงที่ค้างระเรื่อในช่วงความยาวคลื่นที่หลากหลาย ในอีก 10 วันข้างหน้านักวิทยาศาสตร์ได้รวบรวมข้อมูลจากดาวเทียม 6 ดวงและกล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดิน 15 ดวงที่ตรวจจับรังสีในช่วงความยาวคลื่นตั้งแต่วิทยุจนถึงแสงอุลตร้าไวโอเลต
การวิเคราะห์การวัดจากนับสิบวินาทีแรกหลังจากการระเบิดนักดาราศาสตร์พบโฟตอนที่มีพลังงานของอิเล็คตรอนโวลต์นับล้าน - นั่นเป็นล้านล้านเท่าของพลังงานโฟตอนทั่วไปที่มาจากดวงอาทิตย์
ในขณะที่มีการตรวจจับโฟตอนที่มีพลังงานมากกว่า 1 ล้านล้านโวลต์อิเล็กตรอนก่อนจากแหล่งทางดาราศาสตร์อื่น ๆ เช่นเศษซุปเปอร์โนวา แต่ก็ไม่มีใครรู้ว่ามีต้นกำเนิดมาจาก GRB
ข้อมูลความยาวคลื่นหลายช่วงช่วยให้นักดาราศาสตร์สร้างวิธีที่พลังงานถูกทำให้เป็นอนุภาค โฟตอนพลังงานต่ำถูกปล่อยออกมาโดยอนุภาคที่หมุนวนรอบสนามแม่เหล็กในกระบวนการที่เรียกว่ารังสีซินโครตรอน ในทางตรงกันข้ามโฟตอนทำลายพลังงานสูงเป็นประวัติการณ์ถูกเร่งผ่านการชนกับอิเล็กตรอนพลังงานสูง - การเปลี่ยนแปลงของกลไกที่นักวิทยาศาสตร์เรียกว่าการกระเจิงผกผันกับคอมป์ตัน การค้นพบนี้ยืนยันทฤษฎีเกี่ยวกับ GRB และช่วยให้นักดาราศาสตร์เข้าใจฟิสิกส์ของการระเบิดที่แปลกประหลาดเหล่านี้
"หลังจากใช้เวลานานกว่า 50 ปีนับตั้งแต่ค้นพบ GRBs ครั้งแรกหลายแง่มุมพื้นฐานของพวกเขายังคงลึกลับ" Mirzoyan กล่าวในแถลงการณ์ "การค้นพบการแผ่รังสีแกมม่าจาก GRB 190114C ... แสดงให้เห็นว่าการระเบิดของ GRB นั้นมีพลังมากกว่าที่คิดไว้ก่อน"
ในขณะที่นักดาราศาสตร์ได้ค้นหาโฟตอนพลังงานสูงพิเศษมานาน GRB 190114C ไม่ใช่เหตุการณ์ที่หายาก แต่เป็นเหตุการณ์ที่หายาก ขอบคุณกล้องโทรทรรศน์เช่น MAGIC และระบบพลังงานสูงสามมิติ (H.E.S.S. ) ซึ่งถูกออกแบบมาเพื่อตรวจจับรังสีแกมม่าพลังงานสูงและระบบอัตโนมัติสำหรับการตรวจจับ GRBs เริ่มต้นนักวิทยาศาสตร์คาดว่าจะจับโฟตอนพลังงานสูงพิเศษดังกล่าวได้ในอนาคต
"เรากำลังเข้าสู่ยุคใหม่ของการค้นพบโฟตอนพลังงานสูงพิเศษ" Bing Zhang นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ที่มหาวิทยาลัยเนวาดาลาสเวกัสซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องกับการศึกษาใหม่กล่าวกับ Live Science ทางอีเมล "เนื่องจากฟิสิกส์ที่อุดมไปด้วยถูกคาดหวังในระบอบการปกครองพลังงานสูงการสำรวจเหล่านี้จะทำให้เกิดความตื่นเต้นในอีกหลายปีข้างหน้า"
ผลลัพธ์ใหม่ถูกเผยแพร่เมื่อวันที่ 20 พฤศจิกายนในวารสาร Nature
