Letupan Angkasa Tercerah Pernah Mendedahkan Kemungkinan Petua Jirim Gelap

Letupan Angkasa Tercerah Pernah Mendedahkan Kemungkinan Petua Jirim Gelap.1

Meneroka

On Ahad, 9 Oktober, Judith Racusin berada 35,000 kaki di udara, dalam perjalanan ke persidangan astrofizik bertenaga tinggi, apabila letupan kosmik terbesar dalam sejarah berlaku. “Saya mendarat, melihat telefon saya, dan mempunyai berpuluh-puluh mesej,” kata Racusin, ahli astrofizik di Pusat Penerbangan Angkasa Goddard NASA di Maryland. “Ia benar-benar luar biasa.”

Letupan itu adalah letupan sinar gamma yang panjang, peristiwa kosmik di mana bintang mati yang besar melepaskan jet tenaga yang kuat apabila ia runtuh ke dalam lubang hitam atau bintang neutron. Letupan khusus ini sangat terang sehingga ia terlebih tepu Teleskop Angkasa Sinar Gamma Fermi, teleskop NASA yang mengorbit yang direka sebahagiannya untuk memerhatikan peristiwa tersebut. “Terdapat begitu banyak foton sesaat sehingga mereka tidak dapat bersaing,” kata Andrew Levan, seorang ahli astrofizik di Universiti Radboud di Belanda. Letupan itu malah nampaknya telah menyebabkan ionosfera Bumi, lapisan atas atmosfera Bumi, menjadi membengkak dalam saiz selama beberapa jam. “Hakikat anda boleh mengubah ionosfera Bumi daripada objek separuh merentasi alam semesta adalah sangat luar biasa,” kata Doug Welchseorang ahli astronomi di Universiti McMaster di Kanada.

Ahli astronomi dengan kasar memanggilnya BOAT—“paling terang sepanjang masa”—dan mula memerahnya untuk mendapatkan maklumat tentang letupan sinar gamma dan kosmos secara lebih umum. “Malah 10 tahun dari sekarang akan ada pemahaman baharu daripada set data ini,” kata Eric Burns, seorang ahli astrofizik di Louisiana State University. “Saya masih belum terfikir bahawa ini benar-benar berlaku.”

Analisis awal menunjukkan bahawa terdapat dua sebab mengapa BOAT itu begitu terang. Pertama, ia berlaku kira-kira 2.4 bilion tahun cahaya dari Bumi—agak hampir untuk letupan sinar gamma (walaupun jauh di luar galaksi kita). Berkemungkinan juga jet berkuasa BOAT itu dihalakan ke arah kami. Kedua-dua faktor digabungkan untuk menjadikan ini jenis peristiwa yang berlaku hanya sekali setiap beberapa ratus tahun.

Mungkin pemerhatian yang paling berbangkit berlaku di China. Di sana, di wilayah Sichuan, Large High Altitude Air Shower Observatory (LHAASO) menjejaki zarah tenaga tinggi dari angkasa. Dalam sejarah astronomi letusan sinar gamma, penyelidik telah melihat hanya beberapa ratus foton tenaga tinggi yang datang dari objek ini. LHAASO melihat 5,000 daripada satu peristiwa ini. “Pancaran sinar gamma pada dasarnya meletus di langit tepat di atas mereka,” kata Sylvia Zhuseorang ahli astrofizik di German Electron Synchrotron (DESY) di Hamburg.

Antara pengesanan itu ialah foton bertenaga tinggi yang disyaki pada 18 teraelektron volt (TeV)—empat kali lebih tinggi daripada apa-apa yang dilihat daripada letupan sinar gamma sebelum ini dan lebih bertenaga daripada tenaga tertinggi yang boleh dicapai oleh Large Hadron Collider. Foton bertenaga tinggi seperti itu sepatutnya hilang dalam perjalanan ke Bumi, diserap oleh interaksi dengan cahaya latar belakang alam semesta.

Jadi bagaimana ia sampai ke sini? satu kemungkinan ialah, berikutan letusan sinar gamma, foton bertenaga tinggi telah ditukar menjadi zarah seperti aksion. Axions adalah hipotesis zarah ringan yang boleh menerangkan perkara gelap; zarah seperti axion dianggap lebih berat sedikit. Foton bertenaga tinggi boleh jadi ditukar kepada zarah sedemikian oleh medan magnet yang kuat, seperti yang ada di sekeliling bintang yang meletup. Zarah seperti axion kemudiannya akan bergerak merentasi keluasan ruang tanpa halangan. Apabila ia tiba di galaksi kita, medan magnet akan menukarkannya semula menjadi foton, yang kemudiannya akan menuju ke Bumi.

Dalam minggu selepas pengesanan awal, beberapa pasukan ahli astrofizik mencadangkan mekanisme ini dalam kertas kerja yang dimuat naik ke tapak pracetak saintifik arxiv.org. “Ia akan menjadi penemuan yang sangat luar biasa,” kata Giorgio Galanti, ahli astrofizik di Institut Astrofizik Kebangsaan (INAF) di Itali, yang mengarang salah satu daripada pertama daripada kertas kerja ini.

Namun penyelidik lain tertanya-tanya sama ada pengesanan LHAASO mungkin merupakan kes identiti yang tersilap. Mungkin foton bertenaga tinggi datang dari tempat lain, dan masa ketibaannya yang tepat hanyalah kebetulan. “Saya sangat skeptikal,” kata Milena Crnogorčević, seorang ahli astrofizik di Universiti Maryland. “Saya kini cenderung ke arah itu sebagai acara latar belakang.” (Untuk merumitkan lagi perkara, sebuah balai cerap Rusia dilaporkan terkena oleh foton 251 TeV bertenaga lebih tinggi yang datang daripada letupan. Tetapi “juri masih tidak tahu” mengenai perkara itu, kata Racusin, timbalan saintis projek pada teleskop Fermi. “Saya agak ragu-ragu.”)

Setakat ini pasukan LHAASO tidak mengeluarkan keputusan terperinci pemerhatian mereka. Burns, yang menyelaraskan kerjasama global untuk mengkaji BOAT, berharap mereka melakukannya. “Saya sangat ingin tahu apa yang mereka ada,” katanya. Tetapi dia faham mengapa tahap kewaspadaan mungkin diperlukan. “Jika saya menggunakan data yang mempunyai beberapa peratus peluang untuk menentukan bukti jirim gelap, saya akan sangat berhati-hati pada masa ini,” kata Burns. Jika foton boleh dikaitkan dengan BOAT, “ia berkemungkinan besar menjadi bukti fizik baharu, dan berpotensi bahan gelap,” kata Crnogorčević. Pasukan LHAASO tidak menjawab permintaan untuk komen.

Walaupun tanpa data LHAASO, jumlah cahaya yang dilihat daripada peristiwa itu boleh membolehkan saintis menjawab beberapa soalan terbesar tentang letupan sinar gamma, termasuk teka-teki utama tentang jet itu sendiri. “Bagaimana jet itu dilancarkan? Apa yang berlaku dalam jet itu semasa ia merambat ke angkasa lepas?” berkata Tyler Parsotan, seorang ahli astrofizik di Goddard. “Itu soalan yang sangat besar.”

Ahli astrofizik lain berharap untuk menggunakan BOAT untuk memastikan mengapa hanya beberapa bintang yang menghasilkan letupan sinar gamma semasa mereka menjadi supernova. “Itu adalah salah satu misteri besar,” kata Yvette Cendes, seorang ahli astronomi di Pusat Astrofizik Harvard-Smithsonian. “Ia mestilah bintang yang sangat besar. Galaksi seperti kita mungkin akan menghasilkan letupan sinar gamma setiap juta tahun. Mengapakah populasi yang jarang berlaku sedemikian membuat letupan sinar gamma?”

Sama ada letupan sinar gamma menghasilkan lohong hitam atau bintang neutron pada teras bintang runtuh itu juga merupakan persoalan terbuka. Analisis awal BOAT menunjukkan bahawa yang pertama berlaku dalam kes ini. “Terdapat begitu banyak tenaga dalam jet itu pada asasnya mestilah lubang hitam,” kata Burns.

Apa yang pasti ini adalah kejadian kosmik yang tidak akan gerhana sepanjang hayat. “Kita semua akan mati lama sebelum kita mendapat peluang untuk melakukan ini lagi,” kata Burns.

Imej utama: Cincin di sekeliling letupan, dilihat di sini dalam data berwarna dari pemerhatian Swift NASA, terbentuk apabila sinar-X menaburkan habuk tersembunyi di galaksi Bima Sakti kita. Kredit: Balai Cerap Swift NASA; Pemprosesan: Jon Miller.

Artikel ini adalah diterbitkan pada asalnya pada Abstraksi Kuanta blog.



We wish to give thanks to the writer of this post for this amazing material

Letupan Angkasa Tercerah Pernah Mendedahkan Kemungkinan Petua Jirim Gelap


Our social media pages here and additional related pages here.https://paw6.info/related-pages/