Pana la inceputul anului 2000, astronomii facusera progrese considerabile in ceea ce priveste intelegerea unuia dintre cele mai enigmatice fenomene ale universului, si anume eruptiile de radiatii gamma. Aceste eruptii intense, care provin din toate punctele de pe cer, sunt cele mai puternice emisii de energie din univers de la Big Bang. Timp de 30 de ani, cercetatorii au folosit instrumentele de pe sateliti si telescoapele terestre puternice pentru a scana cerul si a gasi sursa eruptiilor de radiatii gamma. In 1990, eruptiile misterioase au inceput sa-si dezvaluie secretele.
Eruptiile de radiatii gamma apar o data pe zi, fara avertisment, din directii aleatoare din cer. Radiatiile gamma reprezinta cea mai inalta forma de energie a luminii in spectrul electromagnetic, gama de unde electromagnetice care include atat lumina vizibila, cat si razele ultraviolete, razele x, razele infrarosu si undele radio. Atmosfera Pamantului impiedica radiatiile gamma sa ajunga la sol. Cu toate acestea, ele pot fi detectate de satelitii aflati in spatiu, care orbiteaza deasupra atmosferei Pamantului. Eruptiile de radiatii gamma au fost descoperite in 1967 de catre satelitii Vela ai Statelor Unite ale Americii, care fusesera lansati pentru a monitoriza respectarea Tratatului de interzicere totala a experientelor nucleare, la nivel global. Pana in anul 2000, astronomii inregistrasera peste 2500 de asemenea eruptii.
Vedetele universului
Aceste eruptii sunt foarte variabile. Unele eruptii dureaza mai putin de 1/100 dintr-o secunda, in timp ce altele continua timp de cel putin 15 minute. Cand atinge apogeul, o asemenea eruptie eclipseaza restul universului. Timp de doua decenii, dupa ce eruptiile de radiatii gamma au fost descoperite, majoritatea astrofizicienilor au crezut ca acestea isi aveau originea in planul Caii Lactee, la aproximativ 1000 de ani lumina distanta de Pamant. Totusi, aceasta teorie a fost infirmata in anul 1991, cand NASA a lansat Observatorul Compton Gamma Ray. Masuratorile realizate de acest observator in privinta eruptiilor de radiatii gamma au dezvaluit faptul ca ele proveneau din toate directiile in mod egal.
Observatorul Compton a masurat deasemenea intensitatea eruptiilor. Unele eruptii erau luminoase, in timp ce altele erau slab iluminate, indicand posibilitatea unor surse ale acestora, atat apropiate, cat si indepartate. Dupa studierea acestor rezultate, unii cercetatori au continuat sa sustina ca eruptiile de radiatii au un punct de origine in interiorul Caii Lactee. Altii au pledat in favoarea teoriei cosmologice, care sustine ca eruptiile apar in intregul univers, unele avandu-si originea in puncte aflate la milioane sau miliarde de ani lumina distanta de Pamant.
Gasirea punctelor de origine ale eruptiilor de radiatii gamma
Problema a ramas nerezolvata pana cand un satelit italian-olandez, numit BeppoSAX, a fost lansat in anul 1996. BeppoSAX era dotat cu niste instrumente care puteau detecta atat razele x, cat si radiatiile gamma. De fiecare data cand monitorul de radiatii gamma detecta o eruptie, cercetatorii utilizau camerele cu raze x de pe satelit pentru a cauta o sursa de raze x in pozitia unde aparea eruptia. Razele x pot fi vizualizate mai bine decat radiatiile gamma si, astfel, ne-ar putea arata obiectul care le-a produs. Dupa detectarea razelor x intr-o eruptie de radiatii gamma, BeppoSAX a identificat locatia exacta a acestora cu ajutorul unuia din telescoapele cu raze x, iar apoi a trimis informatia operatorilor de la sol. Astrofizicienii au sperat ca, in cele din urma, vor fi capabili sa observe o reactie vizibila de lumini dupa o eruptie. Daca o asemenea reactie avea loc si daca aceasta dura indeajuns de mult pentru ca astronomii sa o inregistreze, acestia ar fi putut sa masoare distanta pana la eruptie.
In anul 1997, cercetatorii au descoperit ceva important. Pe 28 februarie, cand monitorul BeppoSAX a detectat o eruptie de radiatii gamma provenind din directia constelatiei Orion, una dintre camerele de luat vederi a gasit o noua sursa luminoasa de raze x in aceeasi directie, iar un telescop cu raze x i-a masurat locatia. La Universitatea din Amsterdam, in Olanda, astronomul Jan van Paradijs si-a contactat doctorandul, care se afla la telescopul optic din Insulele Canare, si l-a instruit sa observe acea pozitie cat mai curand posibil. Doctorandul a reusit sa detecteze o reactie optica a eruptiei de radiatii gamma, insa nu a obtinut mai multe informatii.
Pe 8 mai, o eruptie de radiatii gamma observata de BeppoSAX a avut atat o reactie cu raze x, cat si una optica, reactii care au durat suficient de mult pentru ca astronomii de la Telescopul Keck II de pe Mauna Kea, Hawaii, sa le observe. Astronomii au masurat distanta pana la sursa eruptiei si au descoperit ca aceasta se afla dincolo de Calea Lactee. Orice indoieli ramase cu privire la originea cosmologica a eruptiilor de radiatii gamma au fost sterse de masuratorile unei eruptii care a avut loc pe 14 decembrie 1997. Cu ajutorul Telescopului Keck, observatorii au calculat ca sursa eruptiei se afla la peste 10 miliarde de ani lumina distanta de Pamant.
Noi progrese si informatii
Pe 23 ianuarie 1999, un instrument si mai sofisticat, numit ROTSE (Robotic Optical Transient Search Experiment – o camera foto terestra), le-a permis astronomilor nu doar sa vada o reactie a eruptiei, ci le-a permis de asemenea sa o vada crescand si scazand. La doar 22 de secunde dupa ce Observatorul Compton Gamma Ray a inregistrat o eruptie, ROTSE a inceput sa faca poze. Aceasta a inregistrat un salt scurt de lumina vizibila care si-a atins punctul de varf al luminozitatii la 50 de secunde dupa inceperea eruptiei. Aceasta lumina stralucitoare, cunoscuta drept “emisie optica prompta” a unei eruptii, era de cateva milioane de ori mai puternica decat o supernova tipica. Utilizand reactia vizibila a eruptiei din 1999, astronomii au determinat ca sursa acesteia trebuia sa fie situata la aproximativ 9 miliarde de ani lumina distanta de Pamant.
In timp ce monitorizau eruptia de radiatii gamma de pe 23 ianuarie, astronomii au descoperit o alta caracteristica utila a eruptiilor. Acestia au detectat emisiile provenite de la eruptie in portiunea radio a spectrului electromagnetic. Studierea reactiei radio a aratat ca aceasta a aparut cand materia era aruncata in exterior de la sursa eruptiei, cu o viteza apropiata de cea a luminii (299 792 de kilometri pe ora), o descoperire care era in concordanta cu energia enorma a eruptiilor.
Desi astronomii aveau cateva idei legate de punctul de provenienta al eruptiilor, acestia au continuat sa-si puna intrebari cu privire la cauza acestor fenomene. Chiar si inaintea descoperirii eruptiilor de radiatii gamma, fizicianul Stirling A. Colgate de la Laboratorul National Los Alamos a prezis ca supernovele ar trebui sa emita eruptii de radiatii gamma. Teoria lui Colgate a fost respinsa atunci cand au fost raportate primele eruptii, deoarece nicio supernova nu fusese vazuta in directiile lor generale. Totusi, cateva reactii optice ale unor eruptii ulterioare au parut a fi asociate cu supernove atat de indepartate incat nu fusesera observate in anii 1970. Insa, teoria lui Colgate nu a putut explica eruptiile cu energii enorme, ca acelea detectate de BeppoSAX.
Pana la inceputul anilor 2000, majoritatea cercetatorilor au crezut ca eruptiile de radiatii gamma fie sunt declansate atunci cand o stea de cel putin zece ori mai masiva decat soarele se prabuseste intr-o gaura neagra in timpul unei hipernove (o supernova extrem de puternica), fie atunci cand doua stele neutronice se ciocnesc, deasemenea formand o gaura neagra. Pentru a rezolva misterul eruptiilor de radiatii gamma, NASA a lansat satelitul SWIFT in 2003, un satelit care poate observa sursele de lumina din spectru (raze gamma, raze x, ultraviolete si lumina vizibila). Satelitul SWIFT a inregistrat o eruptie cauzata de o gaura neagra, ce a avut loc la 12,8 miliarde de ani lumina distanta de Pamant – acest obiect este printre cele mai indepartate obiecte detectate vreodata.
