Космический телескоп ЕКА «Интеграл» обнаружил беспрецедентный гамма-всплеск в результате взрыва далекой звезды, вызвавший серьезные нарушения в ионосфере Земли. Это событие было самым ярким и мощным из когда-либо зарегистрированных, что побудило исследователей изучить потенциальные связи с массовыми вымираниями на протяжении всей истории Земли.
Космический телескоп ЕКА «Интеграл» обнаружил мощный гамма-всплеск, поразивший Землю. Взрыв вызвал серьезные возмущения в ионосфере нашей планеты. Такие возмущения обычно связывают с событиями, связанными с частицами высоких энергий на Солнце, но на этот раз они стали результатом взрыва звезды, находящейся на расстоянии почти 2 миллиардов световых лет от Земли. Анализ последствий взрыва может предоставить информацию о массовых вымираниях в истории Земли.
9 октября 2022 года в 15:21 по центральноевропейскому времени многие высокоэнергетические спутники на околоземной орбите, в том числе миссия ЕКА «Интеграл», обнаружили чрезвычайно яркий и постоянный гамма-всплеск (GRB).
Международная лаборатория гамма-астрофизики (Интеграл) была основана ЕКА в 2002 году и с тех пор обнаруживает гамма-всплески почти каждый день. Однако этот гамма-всплеск под названием GRB221009A не является чем-то обычным. «Это, вероятно, самый яркий гамма-всплеск, который мы когда-либо обнаруживали», — сказал Мирко Пьерсанти из Университета Л'Акуила в Италии.
Гамма-всплески когда-то были загадочными событиями, но теперь их называют всплесками энергии от звездных взрывов, называемых сверхновыми, или столкновения двух сверхплотных нейтронных звезд.
Соавтор Пьетро Убертини из Национального института астрофизики в Риме, Италия, сказал: «Мы измеряем гамма-всплески с 1960-х годов, и это самый сильный гамма-всплеск, когда-либо измеренный. Фактически, он настолько силен, что ближайший рекорд в десять раз слабее. Согласно статистике, такой сильный гамма-всплеск, как GRB221009A, происходит только один раз в 10 000 лет».
Воздействие на ионосферу Земли
В течение 800 секунд после того, как гамма-лучи достигли Земли, всплеск произвел достаточно энергии, чтобы активировать детекторы молний в Индии. Немецкие приборы зафиксировали признаки того, что ионосфера Земли была нарушена взрывом в течение нескольких часов. Эта экстремальная энергия натолкнула исследовательскую группу на мысль поискать влияние взрыва на ионосферу Земли.
Ионосфера — это слой верхней атмосферы Земли, содержащий электрически заряженные газы, называемые плазмой. Его высота колеблется от 50 километров до 950 километров. Исследователи называют это верхней ионосферой на высоте выше 350 километров и нижней ионосферой на высоте ниже 350 километров. Ионосфера очень хрупкая, и космические корабли могут сохранять орбиту на большей ее части.
Одним из них является Китайский сейсмологический и электромагнитный спутник (CSES), также известный как «Чжан Хэн», космическая миссия, проводимая совместно Китаем и Италией. Запущенный в 2018 году, он отслеживает изменения в электромагнитном поведении верхней поверхности ионосферы. Его основная задача — изучение возможных связей между изменениями в ионосфере и возникновением сейсмических событий, таких как землетрясения, но он также может изучать влияние солнечной активности на ионосферу.
Раньше гамма-всплески, воздействующие на нижнюю часть ионосферы, обнаруживались ночью, когда влияние Солнца исчезло, но гамма-всплески, воздействующие на верхнюю часть ионосферы, никогда не обнаруживались. Это заставляет людей полагать, что к тому времени, когда он достигнет Земли, взрывная сила GRB уже не будет достаточно мощной, чтобы вызвать изменения в проводимости ионосферы, приводящие к изменениям в электрическом поле.
Однако на этот раз, когда ученые посмотрели, их удача была иной. Эффект явный и сильный. Впервые они увидели сильные возмущения в виде сильных изменений электрического поля на верхней стороне ионосферы.
Далеко идущие последствия гамма-всплесков
Этот конкретный гамма-всплеск произошел в галактике, находящейся на расстоянии почти 2 миллиардов световых лет от нас, то есть 2 миллиарда лет назад, но у него все еще было достаточно энергии, чтобы повлиять на Землю. В то время как Солнце обычно является основным источником радиации, достаточно большой, чтобы воздействовать на ионосферу Земли, инструменты, запускающие этот гамма-всплеск, обычно используются для изучения гигантских взрывов в атмосфере Солнца, известных как солнечные вспышки. Исследователь ЕКА и физик Солнца Лора Хейс сказала: «Стоит отметить, что это возмущение затронуло самый нижний слой ионосферы Земли, находящийся всего в десятках километров от поверхности Земли, оставив отпечаток, сравнимый с большой солнечной вспышкой».
Этот отпечаток принимает форму повышенной ионизации в нижней части ионосферы. Это явление было обнаружено в чрезвычайно низкочастотных радиосигналах, колеблющихся между землей и нижней ионосферой Земли. «По сути, мы можем сказать, что ионосфера «переместилась» на меньшую высоту», — объясняет Лаура. «Мы обнаруживаем это по тому, как радиоволны отражаются вдоль ионосферы».
Лаура опубликовала эти результаты в 2022 году. «Это подтверждает нашу идею о том, что сверхновые в Млечном Пути могут иметь более серьезные последствия», — объяснила она. Были интенсивные споры о возможных последствиях гамма-всплесков в Млечном Пути.
В худшем случае гамма-всплески не только поражают ионосферу, но также могут повредить озоновый слой, позволяя опасному ультрафиолетовому излучению Солнца достичь поверхности Земли. Предполагается, что этот эффект может быть одной из причин некоторых массовых вымираний, произошедших на Земле в прошлом. Но чтобы изучить эту идею, нам нужно больше данных.
Теперь, когда они знают, что искать, команда начала просматривать данные, собранные CSES, и связывать их с другими гамма-всплесками, замеченными «Интегралом». Хотя они смогут вернуться к запуску CSES только в 2018 году, последующие миссии уже запланированы, гарантируя, что это захватывающее новое окно продолжит открываться в то, как Земля взаимодействует с очень далекой Вселенной.