Forskare hittade bara gammastrålar som är äldre än jorden

I april hittade en översvämning av kraftiga gammastrålar som hade rest från halvvägs över universum sin väg in i jordens grannskap.

Med en viss mirakulös chans flyttade NASAs Fermi Gamma-ray Space Telescope upp i jordens omlopp och lyckades fånga utbrottet och samlade massor av värdefulla data från en sällsynt kosmisk händelse.

En ny studie illustrerar ny analys av händelsen, som skulle kunna belysa vad universums medeltider kunde ha sett ut, samt ge mer inblick i hur kosmiska gammastrålar produceras och hur de beter sig.

Först en del perspektiv:

Dessa specifika gammastrålar - några av de högsta energin ljus som någonsin observeras och från det längsta avståndet - kommer ursprungligen från en supermassiv svart i centrum av den avlägsna "blazar" galaxen PKS 1441 + 25. Detta speciella supermassiva svarta hålet, som är gemensamt för alla blazars, är 70 miljoner gånger mer massiva än solen. Blazars är några av de mest energiska himmelska fenomenen att existera i det kända universum.

När PKS 1441 + 25 slog ut en stor flare i april upptäckte astronomer från det stora atmosfäriska Gamma Imaging Cherenkov Telescope, eller MAGIC, baserat på La Palma på Kanarieöarna, gamma ray utbrottet från Fermi data.

MAGIC-akten följde några analyser och bestämde att gammastrålarna spyds av PKS 1441 + 25 var över nio till 10 miljarder gånger energin av synligt ljus - vilket var en överraskning eftersom galaxen är så långt borta. Gamma strålar omvandlas till partiklar när de kolliderar med låg-energi ljus, så de förlorar i princip makt ju längre de går. Starlight är typ av ljus kryptoniten av gammastrålar.

För att gammastrålarna ska göra det så ljusa som de gjorde behövde de undvika det täta nätet av fotoner som omedelbart omger svarta hål, och omger det extragalaktiska bakgrundsljuset eller EBL som genomtränger resten av universum. ("EBL" är i huvudsak samlingen av svagt ljus mellan alla stjärnor och galaxer som någonsin har existerat.)

Nu finns det ingen riktig väg för gammastrålarna i detta fall för att undvika EBL. Och det är bra - studieförfattarna använde mätningar för att beräkna en ny, mer exakt förståelse för hur kraftfull EBL är. Så i själva verket var gammastrålarna långsamt flisade bort av EBL var en välsignelse.

Men hur undviker strålarna nätet av fotoner som omger ett supermassivt svart hål? Det är där vi introduceras till ett annat team av astronomer, från det mycket energiska strålningsbilds teleskopsystemet i Arizona. De observerade några konstiga mätningar som inte korrelerade med deras ursprungliga antagande om att gammastrålar producerades i områden som var närmast det svarta hålet.

I stället fann VERITAS-teamet att utsläppsregionen för dessa gammastrålar, plus annat ljus vid olika energier, alla kom ut ur en enda region som faktiskt är fem ljusår bort från det svarta hålet i sig - större än avståndet mellan solen och närmaste stjärna. När materia faller in i ett svart hål, utstötas det ibland som en kraftfull stråle från polerna på ingenting i spinnskivan. För PKS 1441 + 25 pekar en av dessa strålar direkt på jorden. (Kära skrämmande, eller hur?)

Det är misstänkt att denna jet spelar en roll för att flytta gammastråleutsläppspunkten bort från det svarta hålet, så att de kan undkomma den allmäktiga gravitationstrycket och i själva verket hjälpa dem att undvika förintelse via fotonenätet.

Det är gudliga saker, men viktigare, de nya uppgifterna hjälper till att förklara hur mycket äldre delar av universum har uppfört sig. Något som PKS 1441 + 25 har aldrig riktigt hittats närmare jorden, och att studera ljus som har rest från så långa avstånd hjälper till att måla en bild av vad det tidiga universum var.

Det blir fascinerande att se vad andra astronomer kan hämta från dessa data. För nu, låt oss bara baska i vetskapen att det finns en blazar i fjärran skytte högergi strålar på vår planet.