Στις 12 Νοεμβρίου 2023, μια πανίσχυρη έκρηξη ακτινοβολίας γάμμα «χτύπησε» τον δορυφόρο Integral του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος. Τα σαρωτικό κύμα ακτινοβολίας κράτησε μόλις ένα δέκατο του δευτερολέπτου, αλλά αμέσως σήμανε συναγερμός στους αστρονόμους όλου του πλανήτη.

Αποκρινόμενοι όσο το δυνατόν γρηγορότερα, έστρεψαν τις κεραίες τους προς την ίδια κατεύθυνση στο λεγόμενο «Βαθύ Διάστημα» από το οποίο είχαν ξεπηδήσει οι ακτίνες γάμμα, αναζητώντας την πηγή τους.

Οι ακτίνες γάμμα είναι φορείς υψηλότατης ενέργειας και προκύπτουν από πυρηνικές αντιδράσεις, όπως η διάσπαση ραδιενεργών πυρήνων, ή στοιχειωδών σωματιδίων. Είναι εξαιρετικά επικίνδυνες ακτίνες και, χωρίς την «άνωθεν ασπίδα» της γήινης ατμόσφαιρας, μπορούν να διασπάσουν τα κύτταρα και να μεταλλάξουν το DNA, προκαλώντας τον θάνατο.

Η Γη δέχεται ενίοτε την «επίσκεψη» τέτοιων ακτίνων από μακρινά αστέρια. Ανιχνεύονται από τη δεκαετία του 1960 και οι αστρονόμοι θεώρησαν ότι, και σε αυτή την περίπτωση, οι ακτίνες είχαν παραχθεί από αστέρες νετρονίων που είχαν συγκρουστεί κάπου στο βαθύ διάστημα.

«Αν επρόκειτο για μια τυπική έκρηξη ακτίνων γάμμα, αυτό που θα βλέπαμε τη λεγόμενη μεταλαμπή», δήλωσε ο Sandro Mereghetti, ερευνητής στο Ινστιτούτο Αστροφυσικής στο Μιλάνο, εξηγώντας πως ακόμα και οι πιο σύντομες εκρήξεις ακτίνων γάμμα ακολουθούνται από ακτινοβολία σε ακτίνες Χ, στο ορατό φως αλλά και στη ζώνη των ραδιοκυμάτων, και πως αυτά τα φαινόμενα διαρκούν για ώρες ή και ημέρες ολόκληρες. Ομως σε αυτή την περίπτωση, συνέβη κάτι τελείως διαφορετικό…

Σπάνια προέλευση

Οι ακτίνες Χ ήταν άφαντες. Έτσι, ο Mereghetti και μια ομάδα συναδέλφων του συνειδητοποίησαν ότι η πηγή της ακτινοβολίας γάμμα σε αυτή την περίπτωση θα μπορούσε να είναι μια από τις πιο σπάνιες και ισχυρές εκρήξεις στο γνωστό σύμπαν: μια εκτυφλωτική έκλαμψη που εκπέμφθηκε από ένα magnetar, ένα «εξωτικό» είδος αστέρα νετρονίων με ισχυρότατα πεδία που συμπυκνώνει τη μάζα ενός ήλιου σαν του δικό μας, στις διαστάσεις μιας μικρής πόλης!

Τα magnetars, τα οποία, όπως και τα άλλα αστέρια νετρονίων, σχηματίζονται από την κατάρρευση γιγάντιων άστρων, έχουν εξαιρετικά ισχυρά μαγνητικά πεδία – χιλιάδες φορές ισχυρότερα από εκείνα άλλων αστεριών νετρονίων – για λόγους που ακόμη παραμένουν μυστηριώδεις για τους αστρονόμους.

Τα μαγνητικά πεδία τελικά «σπάνε», σε μια διαδικασία παρόμοια με αυτή που συμβαίνει στον ήλιο όταν τα μαγνητικά πεδία του σπάνε και εκτοξεύουν διάπυρο υλικό από το στέμμα του – εκρήξεις ενέργειας που ταξιδεύουν και σχηματίζουν το βόρειο και το νότιο σέλας στη Γη.

Όμως τα magnetars ως πανίσχυροι μαγνήτες μπορούν να εκπέμψουν σε ένα εκατοστό του δευτερολέπτου την ίδια ποσότητα ενέργειας που εκλύει ο ήλιος κατά τη διάρκεια ενός εκατομμυρίου ετών.

Τα αστέρια νετρονίων είναι η πιο πυκνές μάζες στο σύμπαν, οπότε αν προσθέσουμε κι άλλη μάζα, τελικά θα καταρρεύσουν σε μαύρες τρύπες», λέει ο Eric Burns, επίκουρος καθηγητής αστροφυσικής στο Πολιτειακό Πανεπιστήμιο της Λουιζιάνα. «Έτσι, αυτή η ακραία πυκνότητα επιτρέπει σε αυτό το αντικείμενο να φιλοξενεί απίστευτα ισχυρά μαγνητικά πεδία. Αν δεν ήταν τόσο πυκνό, τα μαγνητικά πεδία θα διέλυαν το άστρο».

Αυτές οι μοναδικές συνθήκες καθιστούν τα magnetars σπάνια και τις γιγαντιαίες εκλάμψεις τους ακόμη πιο σπάνιες. Εκρήξεις ακτίνων γάμμα ανιχνεύονται περίπου μία φορά το μήνα, λέει ο Mereghetti, αλλά μόνο τρεις γιγάντιες εκλάμψεις magnetars έχουν εντοπιστεί μέσα από τα 100 δισεκατομμύρια αστέρια του Γαλαξία μας τα τελευταία 50 χρόνια. Ο εντοπισμός των εκλάμψεων εκτός του γαλαξία μας είναι ακόμη πιο δύσκολος, καθώς οι δορυφόροι μας θα πρέπει να είναι στραμμένοι στη σωστή κατεύθυνση και να μπορούν να τις ξεχωρίσουν από άλλες πηγές ακτίνων γάμμα.

Ωστόσο, για πρώτη φορά, ο Merenghetti και οι συνάδελφοί του κατάφεραν να κάνουν ακριβώς αυτό. Η υπόθεσή τους φαίνεται να απέδωσε καρπούς και να τους χάρισε μια επιστημονική πρωτιά.

Οι ζωές των άστρων

Σε μια νέα εργασία που δημοσιεύθηκε στο Nature, ο Mereghetti και η ομάδα του εκθέτουν την υπόθεσή τους ότι η έκρηξη που εντοπίστηκε τον Νοέμβριο του 2023 ήταν το αποτέλεσμα μιας γιγαντιαίας έκλαμψης από ένα magnetar που βρίσκεται στον γαλαξία M82, ο οποίος απέχει 12.000 έτη φωτός.

«Στο παρελθόν έχουμε ανακαλύψει μερικές γιγάντιες εκλάμψεις σε εξωτερικούς γαλαξίες, αλλά η συγκεκριμένη είναι πολύ πιο πειστική ακριβώς επειδή έχει εντοπιστεί με πολύ καλύτερη διαδικασία» σχολιάζει.

Τα αποτελέσματα έχουν ενθουσιάσει τους αστρονόμους, εξηγεί ο Burns, λόγω της προέλευσης από τον Μ82. Εξαιτίας των επιπτώσεων της γειτνίασής του με έναν άλλο γαλαξία, ο M82 είναι ένα είδος εκκολαπτηρίου για τα ογκώδη αστέρια, τα οποία παρατηρούνται σε δεκαπλάσια συχνότητα εκεί σε σύγκριση με τον Γαλαξία μας. Είναι επίσης ένα μέρος όπου τα αστέρια «ζουν γρήγορα και καίγονται έντονα», καθιστώντας το ένα ιδιαίτερα περίεργο αντικείμενο για μελέτη.

«Πιστεύουμε ότι ο πληθυσμός των magnetars στον M82 είναι αρκετά μεγάλος, οπότε ίσως δεν είναι σύμπτωση ότι η ανακάλυψη έγινε σε αυτόν τον γαλαξία και όχι σε κάποιον άλλο», καταλήγει ο Mereghetti.