Gammasäteet ovat osa korkeaenergia-maailmankaikkeutta

Kaikki ovat kuulleet sähkömagneettisesta spektristä. Se on kokoelma kaikista valon aallonpituuksista ja taajuuksista radiosta, mikroaaltouunista ultravioletti- ja gamma-alueisiin. Näkemäämme valoa kutsutaan spektrin "näkyväksi" osaksi. Loput taajuudet ja aallot ovat silmällesi näkymättömiä, mutta ne voidaan havaita erityisillä instrumenteilla.

Gammasäteet ovat energian osa energiansäästöä. Niillä on lyhyimmät aallonpituudet ja korkeimmat taajuudet. Nämä ominaisuudet tekevät niistä erittäin vaarallisia elämälle, mutta ne kertovat myös tähtitieteilijöille a erä esineistä, jotka säteilevät niitä maailmankaikkeudessa. Gammasäteitä tapahtuu maapallolla, mikä syntyy, kun kosmiset säteet osuvat ilmakehäämme ja ovat vuorovaikutuksessa kaasumolekyylien kanssa. Ne ovat myös radioaktiivisten elementtien hajoamisen sivutuote, etenkin ydinräjähdyksissä ja ydinreaktoreissa.

Gammasäteet eivät aina ole tappava uhka: lääketieteessä niitä käytetään muun muassa syövän hoitoon. Näille tappavalle fotoneille on kuitenkin kosmisia lähteitä, ja pitkään ne pysyivät mysteerinä tähtitieteilijöille. He pysyivät samalla tavalla, kunnes rakennettiin kaukoputket, jotka pystyivät havaitsemaan ja tutkimaan näitä korkean energian päästöjä.

Tänään me tiedämme paljon enemmän tästä säteilystä ja mistä se tulee universumissa. Tähtitieteilijät havaitsevat nämä säteet erittäin energisistä toimista ja esineistä kuten supernova räjähdykset, neutronitähdetja mustan aukon vuorovaikutukset. Näitä on vaikea tutkia mukana olevien suurten energioiden vuoksi, ne ovat joskus erittäin kirkkaita "näkyvässä" valossa, ja tosiasia, että ilmapiiri suojaa meitä suurimmalta osaltaan gammasäteiltä. Nähdäksesi nämä toiminnot oikein, tähtitieteilijät lähettävät erikoistuneita instrumentteja avaruuteen, jotta he voivat "nähdä" gammasäteet korkeasta maan suojaavasta ilmapeitteestä. NASA kiertää nopea satelliitti ja Fermi gammasädekoppi ovat instrumentteja, joita tähtitieteilijät käyttävät tällä hetkellä tämän säteilyn havaitsemiseen ja tutkimiseen.

Viime vuosikymmenien aikana tähtitieteilijät ovat havainneet erittäin voimakkaita gammasäteiden purskeita taivaan eri kohdista. "Pitkällä" tähtitieteilijät tarkoittavat vain muutamaa sekuntia muutamaan minuuttiin. Niiden etäisyydet, jotka vaihtelevat miljoonista miljardiin valovuoteeseen, osoittavat kuitenkin, että näiden esineiden ja tapahtumien on oltava erittäin kirkkaita, jotta ne voidaan nähdä kaikkialla maailmankaikkeudessa.

Niin sanotut "gammasäteilypurskeet" ovat kaikkien aikojen tallennetuimpia energiatehokkaimpia ja kirkkaimpia tapahtumia. Ne voivat lähettää upeita määriä energiaa vain muutamassa sekunnissa - enemmän kuin aurinko vapauttaa koko olemassaolonsa ajan. Aivan viime aikoihin asti tähtitieteilijät voivat vain spekuloida siitä, mikä aiheutti niin suuria räjähdyksiä. Viimeaikaiset havainnot ovat kuitenkin auttaneet heitä jäljittämään näiden tapahtumien lähteet. Esimerkiksi nopea satelliitti havaitsi gammasäteen purskeen, joka syntyi mustan reiän syntymästä, joka oli yli 12 miljardia valovuoden päässä maasta. Se on hyvin varhain maailmankaikkeuden historiassa.

On lyhyempiä, alle kahden sekunnin pituisia purskeita, jotka olivat todella salaisuus vuosien ajan. Lopulta tähtitieteilijät linkittivät nämä tapahtumat "kilonovaeiksi" kutsuttuun toimintaan, joka tapahtuu, kun kaksi neutronitähteä tai neutronitähti tai musta reikä sulautuvat yhteen. Sulautumisen hetkellä ne lähettävät lyhyitä gammasäteilyjä. Ne voivat myös säteillä painovoima-aaltoja.

Gammasäteytutkimus sai alkunsa kylmän sodan aikana. Gamma-säteilypurskeet (GRB) havaittiin ensimmäisen kerran 1960-luvulla vela satelliittikanta. Aluksi ihmiset olivat huolissaan siitä, että he olivat merkkejä ydinaseista. Seuraavien vuosikymmenien aikana tähtitieteilijät alkoivat etsiä näiden salaperäisten pisteiden lähteitä räjähdykset etsimällä optisen valon (näkyvän valon) signaaleja sekä ultravioletti-, röntgen- ja signaalit. Käynnistäminen Compton Gamma Ray Observatory vuonna 1991 vei gammasäteiden kosmisen lähteen etsimisen uuteen korkeuteen. Sen havainnot osoittivat, että GRB: t esiintyvät koko maailmankaikkeudessa eikä välttämättä oman Linnunradan galaksissamme.

Siitä lähtien bepposax observatorio, jonka ovat perustaneet Italian avaruusjärjestö, sekä Korkean energian ohimenevä Explorer (NASA: n käynnistämä) on käytetty GRB: n havaitsemiseen. Euroopan avaruusjärjestön INTEGRAL operaatio liittyi metsästykseen vuonna 2002. Äskettäin Fermi Gamma-ray Telescope on kartoittanut taivaan ja kartoittanut gammasäteilylähettimet.

GRB: n nopean havaitsemisen tarve on avain etsittäessä niitä aiheuttavia korkeaenergiatapahtumia. Ensinnäkin hyvin lyhyet purskeet häviävät nopeasti, mikä vaikeuttaa lähteen selvittämistä. X-satelliitit voivat poimia metsästyksen (koska siihen liittyy yleensä röntgenkuvaus). Auttaakseen tähtitieteilijöitä pääsemään nopeasti GRB-lähteeseen, Gamma Ray Bursts Coordinates Network lähettää välittömästi ilmoitukset tutkijoille ja laitoksille, jotka osallistuvat näiden puhkeamisten tutkimukseen. Tällä tavoin he voivat heti suunnitella seurantahavaintoja maanpinnan ja avaruuspohjaisten optisten, radio- ja röntgenkeskusten avulla.

Kun tähtitieteilijät tutkivat enemmän näistä purkauksista, he saavat paremman käsityksen heitä aiheuttavista erittäin energisista toiminnoista. Universumi on täynnä GRB-lähteitä, joten heidän oppimansa kertoo meille myös enemmän korkeaenergisesta kosmosta.

• Gammasäteet ovat tunnetuimpia energialähteitä. Hyvin energiset esineet ja prosessit vapauttavat ne maailmankaikkeudessa.
• Gammasäteitä voidaan luoda myös laboratoriossa, ja tällaista säteilyä käytetään joissakin lääketieteellisissä sovelluksissa.
• Gammasädetähtitiede tehdään kiertoradalla olevien satelliittien avulla, jotka voivat havaita ne ilman häiriöitä maan ilmakehästä.