Najpotężniejsze eksplozje we wszechświecie mogą być jeszcze bardziej egzotyczne niż naukowcy sądzili.

W świetle wysyłanym przez wybuchy promieniowania gamma (GRB), krótkie, ale intensywne wybuchy związane z powstawaniem czarnych dziur, istnieje dziwna mieszanka porządku i chaosu, jak donoszą nowe badania.

Nowe badania pokazują, że fotony GRB mają tendencję do polaryzacji – to znaczy, że większość z nich oscyluje w tym samym kierunku. Ale, co zaskakujące, kierunek ten zmienia się w czasie.

„Wyniki pokazują, że wraz z wybuchem dzieje się coś, co powoduje, że fotony są emitowane z innym kierunkiem polaryzacji” – powiedział w oświadczeniu Merlin Kole, badacz z Wydziału Fizyki Jądrowej i Cząstek na Uniwersytecie Genewskim w Szwajcarii.

„Co to może być, naprawdę nie wiemy”, dodał Kole, jeden z dwóch głównych autorów nowego badania.

Najpotężniejsze GRB są wyzwalane, gdy masywne gwiazdy przechodzą w hipernową – szczególnie intensywny rodzaj supernowej – a następnie zapadają się tworząc czarne dziury. (Astronomowie uważają, że mniej energetyczna klasa GRB może wybuchać, gdy dwa supergęste ciała gwiazdowe, znane jako gwiazdy neutronowe, łączą się, tworząc czarną dziurę). Te czarne dziury emitują dżety niewiarygodnie szybko poruszającej się materii wzdłuż ich osi obrotu.

Naukowcy uważają, że promieniowanie GRB jest wytwarzane wewnątrz tych wąskich relatywistycznych dżetów, ale dokładnie jak to się dzieje jest niejasne. Więcej informacji na temat światła GRB mogłoby pomóc – i to jest miejsce, gdzie nowe badanie, które zostało opublikowane online dzisiaj (Jan. 14) w czasopiśmie Nature Astronomy, wchodzi.

Kole i współpracownicy przeanalizowali dane zebrane przez instrument o nazwie POLAR, który wystrzelił na orbitę okołoziemską na pokładzie chińskiego laboratorium kosmicznego Tiangong-2 we wrześniu 2016 roku i zakończył działalność w kwietniu 2017 roku.

Jak sugeruje jego nazwa, instrument został zaprojektowany do pomiaru polaryzacji światła GRB. POLAR był kwadratem mierzącym 19,7 cala (50 centymetrów) na boku wypełnionym 1600 „scyntylującymi prętami”. Fotony GRB, które uderzyły w te pręty, czasami produkowały dodatkowe fotony, prowadząc do wtórnych kolizji.

„Jeśli fotony są spolaryzowane, obserwujemy zależność kierunkową między pozycjami uderzenia fotonów”, powiedział współautor Nicolas Produit, badacz na Wydziale Astronomii Uniwersytetu Genewskiego, w tym samym oświadczeniu. „Wręcz przeciwnie, jeśli nie ma polaryzacji, drugi foton będący wynikiem pierwszego zderzenia odchodzi w całkowicie przypadkowym kierunku.”

POLAR wykrył 55 GRBs podczas swojego okresu eksploatacji. W nowym badaniu naukowcy przeanalizowali pięć z najpotężniejszych wybuchów. Zagłębili się szczególnie głęboko w jeden 9-sekundowy GRB, dzieląc go na około 2-sekundowe „plasterki”. To właśnie ta praca ujawniła zaskakującą zmianę biegunowości.

„Chcemy teraz zbudować POLAR-2, który jest większy i bardziej precyzyjny,” powiedział Produit. „Dzięki temu będziemy mogli zagłębić się w te chaotyczne procesy, aby w końcu odkryć źródło promieniowania gamma i rozwikłać tajemnice tych wysoce energetycznych procesów fizycznych.”

Książka Mike’a Walla o poszukiwaniu obcego życia, „Out There” (Grand Central Publishing, 2018; ilustrowana przez Karla Tate’a) jest już dostępna. Śledź go na Twitterze @michaeldwall. Śledź nas @Spacedotcom lub na Facebooku. Pierwotnie opublikowane na Space.com.