Zdjęcia NASA
W trakcie eksperymentu POLAR fizyki zarejestrowano uporządkowany polaryzację w promieniowaniu gamma-wybuchów, emitowane, uważa się, że w momencie powstawania czarnych dziur
Chińskie laboratorium kosmiczne Тяньгун-2 została opracowana na orbitę 15 września 2016 roku. Wśród jej naukowego — detektor высокоэнергичного promieniowania gamma POLAR. W zeszłym tygodniu grupa fizyków uczestniczących w projekcie, poinformowała w “Nature”, że im się po raz pierwszy udało się wykryć uporządkowany polaryzację w promieniowaniu gamma, испущенном w momencie kolapsu grawitacyjnego odległej gwiazdy z powstawania czarnej dziury.
Detektor POLAR rejestruje błyski gamma — elektromagnetyczne echo największych i bardzo odległych eksplozji we Wszechświecie. Gamma-splash został po raz pierwszy zarejestrowany przez amerykańskich naukowców jeszcze w 1967 roku i początkowo jego uznali za dowód prób broni nuklearnej w ZSRR. Wkrótce jednak okazało się, że źródło gamma – plusków znajduje się w odległej przestrzeni kosmicznej, przy czym są one z równym prawdopodobieństwem mogą pochodzić ze wszystkich kierunków. Teraz rejestruje się średnio jedna gamma-lampa błyskowa na dobę.
Przez długi czas źródłem tego promieniowania pozostaje tajemnicą. Teraz jest ustalone, że błyski gamma występują w procesie powstawania czarnych dziur przy grawitacyjnym upadku gwiazd lub w przypadku przejęcia czarną dziurą innego masywnego obiektu. Według teoretycznych modeli, w tym przypadku z biegunów czarnej dziury powinny być uwalniane jets — strumienie высокоэнергичных cząstek i promieniowania elektromagnetycznego. Gdy taka jet koncentruje się w kierunku naszej planety, ziemscy astronomowie rejestrują gamma-splash.
Według wielu teoretycznych modeli, to promieniowanie powinno być поляризовано (czyli drgania pola elektromagnetycznego powinny odbywać się głównie w jednej płaszczyźnie). Jednak dotychczasowe próby zarejestrować tę polaryzację były w ogóle nieskuteczne: promieniowanie wydawało się zupełnie chaotyczne. Tak więc, jedyna informacja, którą można wyodrębnić z niego astrofizyki, to sam fakt powstania czarnej dziury na odległych krańcach Wszechświata.
Teraz dzięki eksperymentom chińskiej przestrzeni laboratorium sytuacja w końcu się zmieniła, a uzyskany wynik był zupełnie nieoczekiwany i труднообъяснимым.
Detektor POLAR jest stosunkowo nieskomplikowany przyrząd: kwadratowy panel o powierzchni 0,25 m2 zawiera 1600 elementów-сцинтилляторов. Kiedy gamma-foton pada na element, naukowcy rejestrują go, ale przy tym może urodzić się drugi foton, który jest również rejestrowany jednym z sąsiednich elementów. Jeśli promieniowanie było неполяризованным, drugie zdarzenie to może zdarzyć się wszędzie, ale w przypadku polaryzacji drugi foton ma preferencyjne kierunek wylotu. To właśnie te dane pozwalają stwierdzić o polaryzacji promieniowania gamma wybuchu.
Za pół roku pracy POLAR zarejestrował 55 gamma-wybuchów, z których najjaśniejsze były analizowane w szczegółach. Jak się okazało, w ogóle promieniowanie gamma – wybuchu — a on trwa około 10 sekund — nie wykazuje żadnej polaryzacji. Jednak naukowcy nie удовлетворились tym wynikiem i zdecydował się “pokroić” splash na krótkich odstępach czasu. I tu okazało się, że w ciągu każdego двухсекундного odstępu promieniowanie jawnie поляризовано. Przy tym kierunek polaryzacji zmienia się od interwału interwał.
“Wyniki pokazują, że gdy dochodzi do eksplozji, zdarza się coś, co czyni fotony promieniować z różnych polaryzacji. Ale co by to mogło być, my tak naprawdę nie wiemy” — wyjaśnił dr Merlin Cole z uniwersytetu w Genewie, jeden z czołowych autorów artykułu.
Wynik ten stanowi poważne wyzwanie dla teoretyków. Jak się okazało, czarna dziura w momencie urodzenia wysyła na Ziemię nie po prostu chaotyczne przypływ energii elektromagnetycznej, mówiący “tak, to się stało”, ale znacznie bardziej skomplikowany, uporządkowany i nasycony informacjami sygnał. Fizykom do opracowania modelu, предсказывающие ewolucję polaryzacji fotonów w procesie kształtowania jeta czarnej dziury. Z drugiej strony, astrofizyki-obserwatorzy wiążą swoje nadzieje na nowy detektor POLAR-2, który planuje zbudować w niedalekiej przyszłości. On będzie większe i zapewni lepszą rozdzielczość. W ten sposób wiadomość od czarnych dziur, zaszyfrowaną w zmianach płaszczyzny polaryzacji promieniowania, można będzie przeczytać w szczegółach.
O czym w nim mowa? Oczywiście, odległym kosmosie nie ma sprawy do ludzkości i jest mało prawdopodobne, czarne dziury zamierzają coś zgłosić się do nas osobiście. Z drugiej strony, ludzkości, z jakiegoś powodu, o wszystkim, co dzieje się we Wszechświecie. Z polaryzacji sygnału emitowanego czarnymi dziurami, to prawdopodobnie będzie w stanie wyciągnąć ważne informacje o podstawowych prawach fizyki i kosmologii.
redakcja poleca
Podróż w czarną dziurę w wirtualnej rzeczywistości