ZAMISLITE eksploziju koja u nekoliko sekundi proizvede više energije nego naše Sunce tijekom cijelog svog životnog vijeka. Upravo takav događaj – provala gama-zračenja (Gamma-Ray Burst, GRB) – zabilježen je 9. listopada 2022. i ubrzo je dobio nadimak BOAT (Brightest Of All Time), odnosno najsjajniji svih vremena.

Gotovo tri godine kasnije, međunarodna kolaboracija CTAO LST objavila je znanstvene rezultate promatranja GRB 221009A u prestižnom časopisu The Astrophysical Journal Letters. Iako je teleskop LST-1 tada bio tek u fazi testiranja, uspio je snimiti ovaj povijesni događaj i time dokazao svoju znanstvenu moć i preciznost.

Što su GRB-ovi i zašto su važni?

GRB-ovi spadaju u najekstremnije pojave u svemiru s najvećim energijama. Nastaju u trenucima velikih kozmičkih katastrofa, primjerice kada masivna zvijezda eksplodira kao supernova (slika dolje) i kolabira u crnu rupu ili kada se spoje dvije neutronske zvijezde. U tom procesu iz središta eksplozije izbacuju se mlazovi plazme koji putuju brzinom blizu brzine svjetlosti.

Iako traju samo nekoliko sekundi (kratki GRB-ovi) do nekoliko minuta (dugi GRB-ovi), ti bljeskovi nose nevjerojatne količine energije i predstavljaju važan prirodni laboratorij za proučavanje fizike visokih energija, gravitacije i kvantne mehanike.

Uloga teleskopa LST

LST-1 (Large-Sized Telescope) prototip je nove generacije gama-teleskopa postavljen na Kanarskim otocima u sklopu budućeg opservatorija CTAO. Njegova je svrha detektiranje gama-zračenja vrlo visoke energije (VHE) iz svemira, koje pruža uvid u najekstremnije fizikalne procese u prirodi.

U slučaju GRB 221009A, LST-1 je započeo promatranje 1,33 dana nakon početne eksplozije. Iako je početni bljesak izmaknuo promatranju zbog punog Mjeseca, podaci prikupljeni tijekom više od 20 dana otkrili su višak gama-zraka visoke energije. Ti su podaci omogućili postavljanje novih granica i testiranje teorija o strukturi mlazova u GRB-ovima.

Nova teorija o strukturi mlazova

Dosad se smatralo da su mlazovi GRB-ova jednostavni, ravnomjerni "top-hat" mlazovi. No podaci LST-a govore u prilog složenijem modelu mlaza s ultrabrzom, uskom jezgrom okruženom širim, sporijim slojevima plazme. Taj model pruža novi uvid u fiziku mlazova i ukazuje na mnogo složenije mehanizme koji se odvijaju u središtu eksplozije.

Dr. Tomislav Terzić sa Sveučilišta u Rijeci, zamjenik koordinatora za fiziku kolaboracije LST, rekao je da "ovi rezultati pokazuju moć CTAO-a, teleskopa sljedeće generacije, u istraživanju svemira vrlo visokih energija".

„Kreće novo doba u kojem možemo u dosad neviđenim detaljima istraživati unutarnje procese kozmičkih izvora", dodao je. Terzić je također objasnio da su promatranja započela tek dan nakon bljeska, što je za GRB-ove često prekasno jer brzo slabe. „No, unatoč nepovoljnim uvjetima zbog punog Mjeseca, rezultati su bili više nego obećavajući. Novi teleskop radi odlično", istaknuo je.

Hrvatski znanstvenici u svjetskoj kolaboraciji

U projekt su uključeni brojni hrvatski znanstvenici.

Karlo Mrakovčić, doktorand s Fakulteta za fiziku Sveučilišta u Rijeci (slika gore), nedavno se vratio sa svoje prve promatračke smjene na LST-u, gdje je proveo tri tjedna učeći kako upravljati teleskopom i prikupljati podatke o objektima poput aktivnih galaktičkih jezgri, pulsara i GRB-ova.

Složeni sustavi poput LST-a zahtijevaju ne samo opažanja nego i sofisticiran softver i preciznu tehnologiju. U Hrvatskoj se time bave znanstvenici s različitih institucija. Prof. Nikola Godinović i istraživač Toni Šarić s FESB-a u Splitu rade na testiranju starguider kamere, ključne za precizno usmjeravanje teleskopa.

Na Sveučilištu u Osijeku, doc. Dario Hrupec i dr. Jelena Strišković također su dio LST kolaboracije (slika dolje). Strišković je nedavno doktorirala upravo na analizi podataka s LST-a, a danas sudjeluje u razvoju i znanstvenoj obradi novih promatranja.

"Kolaboracija CTAO LST osnovana je za izgradnju teleskopa LST, ali već u fazi puštanja u rad ostvarujemo vrlo zanimljive znanstvene rezultate", istaknula je Strišković. "Ovo stavlja LST rame uz rame s etabliranim opservatorijima i privlači novu generaciju istraživača", dodala je.

Što nas čeka u budućnosti?

CTAO (Cherenkov Telescope Array Observatory) je međunarodni opservatorij nove generacije namijenjen proučavanju svemira putem gama-zračenja vrlo visokih energija. Kako bi pokrio cijelo nebo, sastojat će se od teleskopa raspoređenih na dvije lokacije – jedne na španjolskoj La Palmi i druge u Čileu. Sadržavat će desetke teleskopa različitih veličina, uključujući i LST-ove, koji će znanstvenicima omogućiti da istraže najenergetskije i najekstremnije pojave u svemiru, poput supernova, crnih rupa i sudara neutronskih zvijezda, s neviđenom osjetljivošću i preciznošću.

Kada bude potpuno operativan, omogućit će praćenje svemirskih događaja gotovo u stvarnom vremenu – zahvaljujući globalnom sustavu upozorenja i automatskom usmjeravanju teleskopa.

Eksplozije poput GRB 221009A iznimno su rijetke, no njihovo promatranje ključno je za razumijevanje procesa kao što su stvaranje crnih rupa i sudari neutronskih zvijezda. Zahvaljujući naprednoj tehnologiji i suradnji znanstvenika iz cijeloga svijeta, uključujući i hrvatske, čovječanstvo je s ovim novim opažanjima i istraživanjima napravilo korak bliže razumijevanju svemira u njegovim najekstremnijim manifestacijama.

***

Knjigu Indexovog znanstvenog novinara Nenada Jarića Dauenhauera, koja tematizira najkontroverznije i najzanimljivije teme u znanosti poput klimatskih promjena, pseudoznanosti, pandemije, GMO-a i nuklearki, možete nabaviti ovdje.