Gama žarki so del visokoenergijskega vesolja

Vsi so slišali za elektromagnetni spekter. Gre za zbirko vseh valovnih dolžin in frekvenc svetlobe, od radijske in mikrovalovne do ultravijolične in gama. Svetlobo, ki jo vidimo, imenujemo "vidni" del spektra. Preostale frekvence in valovi so za naše oči nevidni, vendar jih je mogoče zaznati s pomočjo posebnih instrumentov.

Gama žarki so najbolj energijski del spektra. Imajo najkrajšo valovno dolžino in najvišje frekvence. Zaradi teh lastnosti so izjemno nevarne za življenje, astronomom pa povejo tudi: veliko o predmetih, ki jih oddajajo v vesolju. Na Zemlji se pojavijo gama žarki, ki nastanejo, ko kozmični žarki udarijo v naše ozračje in sodelujejo z molekulami plina. So tudi stranski produkt razpada radioaktivnih elementov, zlasti v jedrskih eksplozijah in v jedrskih reaktorjih.

Gama žarki niso vedno smrtna grožnja: v medicini jih med drugim uporabljajo za zdravljenje raka. Vendar pa obstajajo kozmični viri teh fotonov morilcev in najdlje so astronomom ostali skrivnost. Tako so ostali, dokler niso bili izdelani teleskopi, ki bi lahko zaznali in preučevali te visokoenergijske emisije.

Danes vemo veliko več o tem sevanju in od kod prihaja v vesolju. Astronomi zaznajo te žarke iz izjemno energičnih dejavnosti in predmetov, kot so eksplozije supernove, nevtronske zvezde, in interakcije s črno luknjo. Te je težko preučiti zaradi vključenih visokih energij, včasih so zelo svetle v "vidni" svetlobi in dejstva, da nas naše ozračje ščiti pred večino gama žarkov. Da bi "pravilno" videli te dejavnosti, astronomi pošiljajo specializirane instrumente v vesolje, da lahko "vidijo" gama žarke visoko od Zemljine zaščitne odeje. Nasina orbita Hitro satelit in Fermi gama-teleskop spadajo med instrumente, ki jih astronomi trenutno uporabljajo za odkrivanje in proučevanje tega sevanja.

V zadnjih nekaj desetletjih so astronomi odkrili izjemno močne razpoke gama žarkov iz različnih točk neba. Pod "dolgimi" astronomi pomenijo le nekaj sekund do nekaj minut. Vendar pa njihove razdalje, ki segajo od milijonov do milijard svetlobnih let, kažejo, da morajo biti ti predmeti in dogodki zelo svetli, da jih lahko vidimo iz celotnega vesolja.

Tako imenovani "gama-rafali" so najbolj energični in najsvetlejši dogodki, kar jih je bilo doslej zabeleženih. V nekaj sekundah lahko oddajo ogromne količine energije - več kot jih bo Sonce sprostilo skozi celoten obstoj. Do nedavnega so astronomi lahko le ugibali, kaj je povzročilo tako velike eksplozije. Vendar so jim nedavna opazovanja pomagala pri iskanju virov teh dogodkov. Na primer Hitro satelit je zaznal eksplozijo gama žarkov, ki je nastala ob rojstvu črne luknje, ki je ležala več kot 12 milijard svetlobnih let od Zemlje. To je zelo zgodaj v zgodovini vesolja.

Obstajajo krajši sunki, dolgi manj kot dve sekundi, ki so bili dolga leta res skrivnost. Sčasoma astronomi so te dogodke povezali z dejavnostmi, imenovanimi "kilonovee", ki se pojavijo, ko se dve nevtronski zvezdi ali nevtronska zvezda ali črna luknja združita skupaj. V trenutku združitve oddajajo kratke razpoke gama žarkov. Prav tako lahko oddajajo gravitacijske valove.

Gama-astronomija se je začela med hladno vojno. Izbruhi gama žarkov (GRB) so prvič zaznali v šestdesetih letih prejšnjega stoletja Vela flote satelitov. Ljudje so sprva bili zaskrbljeni, da gre za znake jedrskega napada. V naslednjih desetletjih so astronomi začeli iskati vire teh skrivnostnih točk eksplozije z iskanjem signalov optične svetlobe (vidna svetloba) in v ultravijoličnih, rentgenskih in signali. Izstrelitev Compton Gamma Ray Observatory leta 1991 je iskanje kozmičnih virov gama žarkov popeljal na nove višine. Njegova opažanja so pokazala, da se GRB pojavljajo po vsem vesolju in ne nujno v naši lastni galaksiji Mlečni pot.

Od takrat je BeppoSAX opazovalnica, ki jo je začela italijanska vesoljska agencija, in Visokoenergijski preglednik prehodnosti (lansirana z NASA) so bili uporabljeni za odkrivanje GRB. Evropske vesoljske agencije INTEGRALNO misija se je lovu pridružila leta 2002. Pred kratkim je teleskop Gama-žarki Fermi pregledal nebo in narisal gama-žarke.

Potreba po hitrem odkrivanju GRB je ključna za iskanje visokoenergijskih dogodkov, ki jih povzročajo. Kot prvo, zelo hitro izginejo zelo kratki dogodki, zato je težko ugotoviti vir. X-sateliti lahko lovijo lovke (ker običajno obstajajo povezane rentgenske bliskavice). Da bi astronomom hitro pomagali pri viru GRB, mreža Gamma Ray Bursts Coordinate nemudoma pošlje obvestila znanstvenikom in institucijam, ki sodelujejo pri preučevanju teh izbruhov. Tako lahko takoj načrtujejo nadaljnja opazovanja z uporabo optičnih, radio in rentgenskih opazovalnic, ki temeljijo na tleh in vesolju.

Ko astronomi preučujejo več teh izbruhov, bodo bolje spoznali zelo energične dejavnosti, ki jih povzročajo. Vesolje je napolnjeno z viri GRBs, zato nam bo tisto, kar se naučijo, povedalo tudi več o visokoenergijskem kozmosu.

• Gama žarki so najbolj energijska vrsta sevanja, ki je znana. Oddajajo jih zelo energični predmeti in procesi v vesolju.
• Gama žarki se lahko ustvarijo tudi v laboratoriju in to vrsto sevanja uporabljajo v nekaterih medicinskih aplikacijah.
• Astronomija gama žarkov se izvaja z orbiti satelitov, ki jih lahko zaznajo brez motenj Zemljine atmosfere.