Den 2 juli, 1967, U.S. Vela 3 och 4 satelliter märkte något ganska förvirrande. Dessa satelliter, som ursprungligen var utformade för att övervaka kärnvapenprov i rymden genom att leta efter gammastrålning, tog en serie gammastrålar (GRB) från djupa rymden. Och medan decennier har gått sedan ”Vela Incident” är astronomer fortfarande inte 100% säkra på vad som orsakar dem.
Ett av problemen har varit att forskare fram till nu inte har kunnat studera gammastrålar i någon verklig kapacitet. Men tack vare en ny studie av ett internationellt forskarteam har GRB skapats i ett laboratorium för första gången. På grund av detta kommer forskare att få nya möjligheter att undersöka GRB och lära sig mer om deras egenskaper, som borde gå långt bort för att avgöra vad som orsakar dem.
Studien, med titeln "Experimental Observation of a Current-Driven Instability in a Neutral Electron-Positron Beam", publicerades nyligen i Fysiska granskningsbrev. Studien leds av Jonathon Warwick från Queen's University Belfast och inkluderade medlemmar från SLAC National Accelerator Laboratory, John Adams Institute for Accelerator Science, Rutherford Appleton Laboratory och flera universitet.
Hittills har studien av GRB: s varit komplicerad av två huvudfrågor. Å ena sidan är GRB: er mycket kortlivade och varar bara sekunder i taget. För det andra har alla upptäckta händelser inträffat i avlägsna galaxer, av vilka några var miljarder ljusår bort. Ändå finns det några teorier om vad som kan redogöra för dem, allt från bildandet av svarta hål och kollisioner mellan neutronstjärnor till utomjordisk kommunikation.
Av denna anledning är utredning av GRB särskilt tilltalande för forskare eftersom de kan avslöja några tidigare okända saker om svarta hål. För studiens skull närmade sig forskargruppen frågan om GRB: er som om de var relaterade till utsläpp av partiklar som frigörs av svarta hål. Som Dr. en föreläsare vid Queen's University Belfast, förklarade i en nyligen uppdaterad bit med Konversationen:
"De strålar som släpps av de svarta hålen skulle mestadels bestå av elektroner och deras" antimatera "följeslagare, positronerna ... Dessa strålar måste ha starka, självgenererade magnetfält. Rotationen av dessa partiklar runt fälten avger kraftiga skurar av gammastrålning. Eller, åtminstone, detta är vad våra teorier förutspår. Men vi vet faktiskt inte hur fälten skulle genereras. "
Med hjälp av sina kollaboratörer i USA, Frankrike, Storbritannien och Sverige förlitade teamet från Queen's University Belfast sig på Gemini-lasern, som ligger vid Rutherford Appleton Laboratory i Storbritannien. Med detta instrument, som är en av de mest kraftfulla lasrarna i världen, försökte det internationella samarbetet skapa den första småskaliga kopian av GRB: er.
Genom att skjuta denna laser på ett komplext mål kunde teamet skapa miniatyrversioner av dessa ultrasnabba astrofysiska jetflygningar, som de spelade in för att se hur de uppförde sig. Sarri indikerade:
”I vårt experiment kunde vi för första gången observera några av de viktigaste fenomenen som spelar en viktig roll i genereringen av gammastrålningsutbrott, till exempel självgenerering av magnetfält som varade länge. Dessa kunde bekräfta några stora teoretiska förutsägelser om styrkorna och fördelningen av dessa fält. Kort sagt bekräftar vårt experiment oberoende av att modellerna som för närvarande används för att förstå gammastrålningsutbrott är på rätt väg. "
Detta experiment var inte bara viktigt för studien av GRB, det kunde också främja vår förståelse för hur olika materiella tillstånd fungerar. I grund och botten kommer nästan alla fenomen i naturen ner till dynamiken hos elektroner, eftersom de är mycket lättare än atomkärnor och snabbare att svara på yttre stimuli (som ljus, magnetfält, andra partiklar osv.).
"Men i en elektron-positronstråle har båda partiklarna exakt samma massa, vilket innebär att denna skillnad i reaktionstider är helt utplånad," sade Dr. Sarri. ”Detta medför en mängd fascinerande konsekvenser. Till exempel skulle ljud inte existera i en elektronpositronvärld. ”
Dessutom finns det det ovan nämnda argumentet att GRB: er i själva verket kan vara ett bevis på utomlands intelligens (ETI). I sökningen efter utomjordisk intelligens (SETI) letar forskare efter elektromagnetiska signaler som inte verkar ha naturliga förklaringar. Genom att veta mer om olika typer av elektromagnetiska skurar kan forskare bättre kunna isolera de som det inte finns några kända orsaker till. Sarri uttryckte det:
”Naturligtvis, om du sätter din detektor för att leta efter utsläpp från rymden, får du väldigt många olika signaler. Om du verkligen vill isolera intelligenta överföringar måste du först se till att alla naturliga utsläpp är perfekt kända så att de kan uteslutas. Vår studie hjälper till att förstå utsläpp av svarthål och pulsar, så att när vi upptäcker något liknande, vet vi att det inte kommer från en främmande civilisation. ”
Ungefär som forskning om gravitationella vågor tjänar denna studie som ett exempel på hur fenomen som en gång var utanför vårt räckvidd nu är öppna för studier. Och ungefär som gravitationsvågor kommer forskning om GRB sannolikt att ge en imponerande avkastning under de kommande åren!
