Сплеск світла від новонародженої чорної діри, що знаходиться на відстані мільярдів світлових років, уразив Землю з такою силою, що сколихнув верхні шари атмосфери планети.
Гамма-сплеск GRB 221009A побив рекорди, коли він спалахнув у космосі в жовтні 2022 року приблизно за 2,4 мільярда світлових років від Землі. Його світло випромінювало енергію до 18 тераелектронвольт, що вважається найяскравішим космічним вибухом, коли-небудь зафіксованим.
Зараз вчені визначили, що вибух був настільки потужним, що спричинив великі зміни в електричному полі іоносфери Землі на висоті близько 500 кілометрів. Про це пише Science Alert із посиланням на дослідження, яке опубліковане в журналі Nature Communications.
“У цій роботі ми представляємо докази зміни електричного поля іоносфери на висоті близько 500 кілометрів, викликаного сильним сплеском гамма-променів, що стався 9 жовтня 2022 року”, – пише команда під керівництвом астрофізика Мірко П’єрсанті з Університету Л’Аквіла та Національного інституту астрофізики в Італії.
“Використовуючи як супутникові спостереження, так і нову спеціально розроблену аналітичну модель, ми доводимо, що GRB 221009a глибоко вплинув на іоносферну провідність Землі, викликаючи сильні збурення не тільки в нижній іоносфері, але й у верхній іоносфері (на висоті близько 500 кілометрів)”, – зазначають автори.
Гамма – випромінювання є найбільш енергетичною частиною електромагнітного спектра, за ним слідує рентгенівське випромінювання. Гамма-фотони мають енергію від мільярда до трильйона разів більше енергії фотонів у видимій частині спектра і випромінюються високоенергетичними подіями, такими як наднові та гіпернові, а також меншими енергетичними подіями, такими як сонячні спалахи.
У повсякденному житті про це випромінювання не варто турбуватися; воно поглинається атмосферою Землі ще до того, як зможе наблизитися до поверхні. Ось чому для його виявлення нам потрібні космічні телескопи. Однак на великих висотах це випромінювання може взаємодіяти з атмосферою.
У рідкісних випадках вчені фіксували взаємодію гамма-променів і рентгенівських променів від надзвичайно потужних гамма-сплесків із нижньою іоносферою Землі.
Іоносфера являє собою відносно товстий шар земної атмосфери висотою приблизно від 50 до 1000 кілометрів, що перекриває кілька інших атмосферних шарів. Він називається так тому, що це частина атмосфери, де сильне ультрафіолетове і рентгенівське випромінювання Сонця іонізують атмосферні атоми і молекули, створюючи купу вільних електронів.
Іоносфера відбиває радіохвилі, які ми використовуємо для спілкування та навігації. Коли відбувається така потужна подія, як сонячний спалах, ми можемо записати зміни, які вона виробляє в нижній іоносфері, записуючи зміни в тому, як від неї відбиваються дуже низькочастотні радіохвилі.
Таким чином, майже відразу ж науковці змогли спостерігати зміни в нижній іоносфері на висоті від 60 до 100 кілометрів, що збіглося з виявленням GRB 221009a ще в жовтні 2022 року. За їхніми словами, він був настільки потужним, що його наслідки були порівнянні з ефектами сонячного спалаху.
Сонце знаходиться на відстані 150 мільйонів кілометрів. Світло GRB 221009a подолало відстань 22,7 секстільйона кілометрів. Це говорить про те, наскільки потужним був той вибух.
Але ефект гамма-сплесків не вивчався на всій іоносфері, тому П’єрсанті та його колеги намагалися виявити його вплив на верхню частину шару. Для цього вони скористалися супутниковими даними і вперше змогли виявити і виміряти зміни електромагнітного поля на великих висотах іоносфери.
Як виявилося, ефект був величезний. Сам сплеск гамма-променів тривав лише близько 7 хвилин. Зафіксований вплив на іоносферу зберігався близько 10 годин. Знання цього, на думку дослідників, може допомогти нам краще зрозуміти та змоделювати вплив далеких вибухів на атмосферу Землі, а також передбачити, що могло б статися, якби один із них стався поблизу.
“Безпрецедентний потік фотонів, пов’язаний з GRB 221009а, глибоко вплинув на провідність іоносфери Землі, викликавши сильне збурення не тільки в нижній частині іоносфери, де це зазвичай спостерігається за допомогою наземних VLF-антен, але й у верхній частині іоносфери (близько 500 кілометрів)”, – пишуть дослідники.
“Насправді величезна зміна електричного поля іоносфери, спричинена сильною зміною провідності іоносфери, була виявлена у верхній частині іоносфери (507 кілометрів) внаслідок впливу гамма-сплеску”, – пишуть науковці.