Den 2. juli 1967 aflagde U.S. Vela 3 og 4 satellitter bemærkede noget ret forvirrende. Disse satellitter, der oprindeligt var designet til at overvåge for atomvåbenforsøg i rummet ved at lede efter gammastråling, hentede en række gamma-ray bursts (GRB'er), der kommer fra det dybe rum. Og mens årtier er gået siden ”Vela-hændelsen”, er astronomer stadig ikke 100% sikre på, hvad der forårsager dem.
Et af problemerne har været, at forskere indtil nu ikke har været i stand til at undersøge gammastråleudbrud i nogen reel kapacitet. Men takket være en ny undersøgelse fra et internationalt team af forskere er GRB'er blevet genskabt i et laboratorium for første gang. På grund af dette får forskere nye muligheder for at undersøge GRB'er og lære mere om deres egenskaber, som burde gå langt væk med at bestemme, hvad der forårsager dem.
Undersøgelsen med titlen "Eksperimentel observation af en aktuelt drevet ustabilitet i en neutral elektron-positronstråle" blev for nylig offentliggjort i Fysiske gennemgangsbreve. Undersøgelsen blev ledet af Jonathon Warwick fra Queen's University Belfast og omfattede medlemmer fra SLAC National Accelerator Laboratory, John Adams Institute for Accelerator Science, Rutherford Appleton Laboratory og flere universiteter.
Indtil nu har undersøgelsen af GRB'er været kompliceret af to hovedspørgsmål. På den ene side er GRB'er meget kortvarige og varer kun sekunder ad gangen. For det andet er alle detekterede begivenheder forekommet i fjerne galakser, hvoraf nogle var milliarder af lysår væk. Ikke desto mindre er der et par teorier om, hvad der kan redegøres for dem, lige fra dannelsen af sorte huller og kollisioner mellem neutronstjerner til udenlandsk kommunikation.
Af denne grund er undersøgelse af GRB'er særlig appellerende til forskere, da de kunne afsløre nogle tidligere ukendte ting om sorte huller. Af hensyn til deres undersøgelse nærmet forskerteamet spørgsmålet om GRB'er, som om de var relateret til emissionerne af jetfly af partikler frigivet af sorte huller. Som Dr. lektor ved Queen's University Belfast, forklaret i et nyligt op-ed stykke med Samtalen:
”De bjælker, der frigøres af de sorte huller, vil for det meste være sammensat af elektroner og deres” antimaterielle ”ledsagere, positronerne… Disse bjælker skal have stærke, selvgenererede magnetiske felter. Rotationen af disse partikler rundt om markerne afgiver kraftige udbrud af gammastråling. Eller i det mindste dette er, hvad vores teorier forudsiger. Men vi ved faktisk ikke, hvordan felterne ville blive genereret. ”
Med hjælp fra deres samarbejdspartnere i USA, Frankrig, Storbritannien og Sverige, stole teamet fra Queen's University Belfast på Gemini-laseren, der ligger på Rutherford Appleton Laboratory i England. Med dette instrument, som er en af de mest magtfulde lasere i verden, forsøgte det internationale samarbejde at skabe den første lille skala-replika af GRB'er.
Ved at skyde denne laser på et komplekst mål, var teamet i stand til at oprette miniatyrversioner af disse ultrahurtige astrofysiske jetfly, som de registrerede for at se, hvordan de opførte sig. Sarri angav:
”I vores eksperiment kunne vi for første gang observere nogle af de vigtigste fænomener, der spiller en vigtig rolle i genereringen af gammastråleudbrud, som f.eks. Selvgenerationen af magnetiske felter, der varede i lang tid. Disse var i stand til at bekræfte nogle større teoretiske forudsigelser om styrken og fordelingen af disse felter. Kort sagt bekræfter vores eksperiment uafhængigt af, at de modeller, der i øjeblikket bruges til at forstå gammastråle-bursts, er på rette spor. ”
Dette eksperiment var ikke kun vigtigt for studiet af GRB'er, det kunne også fremme vores forståelse af, hvordan forskellige tilstande af materie opfører sig. Grundlæggende kommer næsten alle fænomener i naturen ned på dynamikken i elektroner, da de er meget lettere end atomkerner og hurtigere at reagere på eksterne stimuli (såsom lys, magnetiske felter, andre partikler osv.).
"Men i en elektron-positronstråle har begge partikler nøjagtigt den samme masse, hvilket betyder, at denne forskel i reaktionstider udslettes fuldstændigt," sagde Dr. Sarri. ”Dette medfører en mængde fascinerende konsekvenser. For eksempel ville lyd ikke eksistere i en elektron-positron verden. ”
Derudover er der det førnævnte argument om, at GRB'er i virkeligheden kunne være et bevis på ekstrem-jordisk efterretning (ETI). I søgningen efter ekstrem-jordisk intelligens (SETI) søger forskere efter elektromagnetiske signaler, der ikke ser ud til at have naturlige forklaringer. Ved at vide mere om forskellige typer af elektromagnetiske burst, kunne forskere være bedre i stand til at isolere dem, som der ikke er kendte årsager til. Sarri udtrykte det:
”Hvis du sætter din detektor til at se efter emissioner fra rummet, får du selvfølgelig en masse forskellige signaler. Hvis du virkelig ønsker at isolere intelligente transmissioner, skal du først sørge for, at alle de naturlige emissioner er perfekt kendte, så de kan udelukkes. Vores undersøgelse hjælper med at forstå emissioner fra sort hul og pulsar, så når vi opdager noget lignende, ved vi, at det ikke kommer fra en fremmed civilisation. ”
Ligesom undersøgelse af tyngdekraftsbølger tjener denne undersøgelse som et eksempel på, hvordan fænomener, der engang var uden for vores rækkevidde, nu er åbne for studier. Og meget som gravitationsbølger vil forskning i GRB sandsynligvis give nogle imponerende afkast i de kommende år!
