Στις 11 Ιουνίου του 2008 η NASA εκτόξευσε ένα διαστημικό τηλεσκόπιο ακτίνων γάμμα με την ονομασία GLAST και μετά από ένα ταξίδι 75 λεπτών μπήκε σε τροχιά ύψους 560 χιλιομέτρων. Ο στόχο του ήταν η παρατήρηση των υπερκαινοφανών εκρήξεων, των πολύ βίαιων κοσμικών γεγονότων που εκπέμπουν ακτίνες γάμμα στο διάστημα, αλλά και να μας ανοίξει ένα παράθυρο στο νεαρό σύμπαν ρίχνοντας φως στην προέλευση της σκοτεινής ύλης. Μετά από δύο μήνες το GLAST μετονομάστηκε σε Fermi προς τιμήν του Ιταλού φυσικού Ενρίκο Φέρμι που πρώτος είχε ασχοληθεί με τη μελέτη της συμπεριφοράς σωματιδίων σε υψηλές ενέργειες.
Το διαστημικό τηλεσκόπιο Φέρμ,έχει την ικανότητα να εξετάζει το Σύμπαν 16 φορές κάθε μέρα στο αόρατο ακραίο φάσμα υψηλών ενεργειών της Η/Μ – από 20 MeV έως και 300 GeV -, καλύπτοντας το 20% του ουρανού κάθε φορά. Η διάρκεια της ενεργούς ζωής του υπολογίζεται από πέντε έως δέκα χρόνια.
Εδώ και 40 χρόνια τώρα οι φυσικοί παρατηρώντας το σύμπαν στο τμήμα του φάσματος που αντιστοιχεί στις ακτίνες γάμμα, είδαν ότι από παντού εκπέμπονται ακτίνες πολύ υψηλής ενέργειας. Αυτό δείχνει ότι στο σύμπαν συμβαίνουν καθημερινά δραματικά και βίαια φαινόμενα, όπως υπερκαινοφανείς εκρήξεις, συγκρούσεις μαύρων οπών, συγκρούσεις άστρων νετρονίων, από τα πάλσαρ, τα απόμακρα κβάζαρ κλπ. Γι’ αυτό και όταν παρατηρούμε τον ουρανό με ακτίνες γράμμα, τα νέφη του γαλαξιακού δίσκου φαίνονται να είναι ιδιαίτερα λαμπερά, ενώ αντίθετα δεν φαίνονται καθόλου τα μεμονωμένα άστρα.
Το πρώτο παρατηρητήριο ακτίνων-γ ήταν το GRO-Compton που τοποθετήθηκε σε τροχιά το 1991 από το διαστημικό λεωφορείο «Ατλαντίς» με σκοπό τη συγκέντρωση στοιχείων για τα διάφορα αντικείμενα και φαινόμενα που εκπέμπουν ακτίνες γάμμα. Τον Ιούνιο του 2000 έγινε ελεγχόμενη είσοδος του στην ατμόσφαιρα της Γης και καταστράφηκε σε μια ακατοίκητη περιοχή. Στα 9 χρόνια περίπου είχε προλάβει όμως να παρατηρήσει πάνω από 2.000 αντικείμενα που εκπέμπουν ακτίνες-γ.
Ο γαλαξιακός δίσκος στο φάσμα των ακτίνων-γ φτιάχτηκε μετά από παρατηρήσεις 3 μηνών. Φαίνονται και κάποιες από τις πιο ισχυρές πηγές ακτινοβολίας γάμμα – όπως δυαδικά συστήματα πάλσαρ και Blazar.
Τα τελευταία χρόνια έχουν καταγραφεί ορισμένες εκρηκτικές εκπομπές ακτινών γάμμα σύντομης διάρκειας, που δεν διαρκούν περισσότερο από ένα λεπτό, και θεωρούνται ότι προέρχονται από υπερκαινοφανείς εκρήξεις απόμακρων άστρων.
Αριστερά: Ο πρώτος χάρτης του ουρανού στις ακτίνες γάμμα με το τηλεσκόπιο Fermi.
Μέχρι τώρα δεν έχει εξηγηθεί ακόμη τι είδους αντικείμενα θα μπορούσαν να εκτοξεύσουν μέσα σε μερικά δευτερόλεπτα τόση ενέργεια όση θα απελευθερώσει συνολικά ο Ήλιος μας σε όλη τη διάρκεια της ζωής του.
Εν τούτοις πολλοί επιστήμονες θεωρούν ότι οι σύντομες εκρήξεις ακτίνων γάμμα ίσως να προέρχονται από τη σύγκρουση άστρων νετρονίων μεταξύ τους, ενώ άλλοι θεωρούν ότι προέρχονται από την έκρηξη των υπερνόβα (τεράστια άστρα που εκπέμπουν ακόμα μεγαλύτερη ενέργεια από τις εκρήξεις σουπερνόβα).
Υπάρχουν όμως ακτινοβολίες γάμμα που προέρχονται από τον Γαλαξία μας και είναι διαφορετικές από τις σύντομες εκρήξεις ακτίνων γάμμα γιατί λάμπουν διαρκώς και όχι στιγμιαία. Μέχρι σήμερα δεν έχει γίνει δυνατή η σύνδεση τους με ουράνια σώματα τα οποία εκπέμπουν κι άλλες μορφές ακτινοβολίες.
Μερικοί επιστήμονες υποθέτουν ότι οι ακτινοβολίες αυτές προέρχονται από τους αστροσεισμούς στην επιφάνεια των πάλσαρ με τεράστια μαγνητικά πεδία, τα γνωστά μάγναστρα. Το μαγνητικό πεδίο των μάγναστρων είναι 1.000 τρισεκατομμύρια φορές μεγαλύτερο από της Γης. Το παρατηρητήριο όμως Φέρμι έχει αρχίσει να μας δίνει καίριες απαντήσεις στα διάφορα ερωτήματα που δημιουργούνται για την δημιουργία όλων αυτών των φαινομένων.
Δεξιά: Ο μεγάλος φυσικός Fermi
Από τον πρώτο μάλιστα μήνα των παρατηρήσεων του το «Φέρμι» εντόπισε 31 πηγές ακτίνων γάμμα σύντομης διάρκειας,
Το Φέρμι θα παρατηρήσει εκτός των άλλων και τους πυρήνες ορισμένων ενεργών γαλαξιών, που ονομάζονται AGN (Ενεργοί Γαλαξιακοί Πυρήνες), όπως τους γαλαξίες Σέιφερτ που ονομάζονται έτσι επειδή τους μελέτησε πρώτος, από το 1943, ο Αμερικανός αστρονόμος Καρλ Σέιφερτ.
Οι πυρήνες των γαλαξιών αυτής της κατηγορίας είναι εξαιρετικά λαμπροί και πολλές φορές εκπέμπουν ενέργεια μεγαλύτερη από την ενέργεια που εκπέμπει ολόκληρος ο Γαλαξίας. Στους πυρήνες αυτούς έχουν εντοπιστεί ορισμένα αντικείμενα τα οποία δεν υπερβαίνουν σε διάμετρο το ένα έτος φωτός, ενώ φαίνονται να απορροφούν τεράστιες ποσότητες αερίων από την γύρω περιοχή τους εμφανίζοντας συγχρόνως πίδακες υλικών που εκπέμπονται με ταχύτητες; 500 έως 4.000 χιλιομέτρων το δευτερόλεπτο.
Μέσα σε λίγους μήνες το Fermi έχει καταγράψει έναν ιδιαίτερα λεπτομερή χάρτη πηγών ακτίνων-γ. Όπως για παράδειγμα μία ιδιαίτερα λαμπρή πηγή ακτιίνων γάμμα που βρίσκεται σε απόσταση 7,1 δισεκατομμυρίων ετών φωτός και προέρχεται από έναν ενεργό γαλαξία τύπου blazar (3C 454.3). Ιδιαίτερη προσοχή δόθηκε στον εντοπισμό και τη μελέτη των πάλσαρ, από τα οποία έχουμε ήδη εντοπίσει πάνω από 1.800.
Μία από τις πρώτες ανακαλύψεις του Φέρμι ήταν ο εντοπισμός του πρώτου πάλσαρ που εκπέμπει αποκλειστικά και μόνο ακτινοβολία γάμμα με συχνότητα τρεις φορές κάθε δευτερόλεπτο. To πάλσαρ αυτό είναι το κατάλοιπο μιας έκρηξης σουπερνόβα (CTA 1) που συνέβη πριν από 10.000 χρόνια στον αστερισμό του Κηφέα και σε απόσταση 4.600 ετών φωτός από τη Γη. H ένταση της ακτινοβολίας που προέρχεται από εκεί είναι 1.000 φορές αυτής που εκπέμπει ο Ήλιος μας, ενώ η ταχύτητα του ξεπερνάει το 1,5 εκατομμύριο χιλιόμετρα την ώρα.
Τον Ιανουάριο του 2009 ανακοινώθηκε ότι το Φέρμι ανακάλυψε 12 νέα πάλσαρ που εκπέμπουν αποκλειστικά ακτινοβολία γάμμα.
Αριστερά: Η έκρηξη ακτίνων-γ GRB 0809/60
Στις 16 Σεπτεμβρίου 2009 το Fermi εντόπισε μία τεράστιας έντασης πηγή ακτινοβολίας γάμμα σύντομης διάρκειας (GRB 080916C) προς την κατεύθυνση του αστερισμού της Τρόπιδος (η Καρίνα της Αργώς).
Πρόκειται για την πιο ισχυρή έκρηξη ακτινών γάμμα που έχει παρατηρηθεί μέχρι τώρα και είχε την ισχύ που θα μπορούσαν να εκπέμψουν 9.000 αστρικές εκρήξεις σουπερνόβα, ενώ η αρχική εκπομπή της ακτινοβολίας γάμμα ξεπερνούσε το 99,9999% της ταχύτητας του φωτός.
Το καταπληκτικό αυτό φαινόμενο βρισκόταν σε απόσταση 12,2 δισεκατομμυρίων ετών φωτός από τη Γη και διήρκεσε περίπου 23 λεπτά, δηλαδή ήταν 700 φορές μεγαλύτερης διάρκειας από το μέσο όρο τέτοιου είδους εκρήξεων.
Οι επιστήμονες ελπίζουν ότι τα προσεχή χρόνια το Fermi θα μας αποκαλύψει αρκετά στοιχεία για τέτοιου είδους φαινόμενα, καθώς και για την φύση της σκοτεινής ύλης. Όπως ξέρουμε υπάρχουν θεωρίες που λένε ότι τα σωματίδια της σκοτεινής ύλης εξαυλώνονται και παράγουν ακτίνες-γ.
Συμπερασματικά το Fermi κάνει έρευνες για:
- Blazars και Ενεργούς Γαλαξίες (τα Blazars είναι παρόμοια αντικείμενα με τα κβάζαρ)
- Εκρήξεις ακτίνων-γ
- Άστρα νετρονίων και πάλσαρ
- Τις κοσμικές ακτίνες και κατάλοιπα υπερκαινοφανών
- Τον Γαλαξία μας
- Το υπόβαθρο ακτίνων-γ
- Το σύμπαν στις πρώτες του στιγμές
- Το ηλιακό μας σύστημα Ήλιος, Φεγγάρι και τη Γη μας
- Τη Σκοτεινή Ύλη
- Μη ταυτοποιημένες πηγές ακτίνων Χ κλπ
- Έλεγχο Θεμελιώδους Φυσικής, για παράδειγμα να εξετάσει εάν το φως ταξιδεύει με την ίδια ταχύτητα στο κενό ανεξάρτητα από το μήκος κύματος του.
Πηγές: NASA,, physics4u, Γεωτρόπιο
Σχετικές σελίδες
1. Αστροφυσικοί διερευνούν ένα blazar
2. Κοσμικές ακτίνες υψηλής ενέργειας είναι αγγελιοφόροι από το υπερπέραν
3. GLAST: Εξερευνώντας την άκρη του σύμπαντος
Leave a Comment