Med hladno vojno sta oba velika politična bloka iskala čim bolj izvirne načine, kako bi lahko učinkovito nadzirala drug drugega. Še posebno je bilo strateško pomembno, da sta takoj zaznala prav vsak preizkus jedrskega orožja kjer koli na svetu. Detonacije jedrske bombe na zemeljskem površju ni bilo težko zaznati s seizmografi, težje je bilo spremljati eksplozije, ki niso neposredno zatresle kamnin. Američani so tako že v petdesetih letih začeli v okviru tajnega projekta Vela razvijati satelite, ki bi z neba spremljali morebitne eksplozije jedrskih bomb kjer koli v atmosferi ali tudi drugod v bližnji okolici našega planeta.

Rusi testirajo bombe na Luni?

Ker je takrat vladala splošna paranoja in nihče ni povsem natančno vedel, česa vse je zmožna nasprotna stran, so detektorje na satelitih poskušali naredili tako natančne, da bi z njimi lahko zaznali eksplozijo jedrskega orožja tudi na oddaljeni Luni. Čeprav se danes sliši povsem neverjetno, so resno premlevali scenarije, da so Rusi zmožni testirati jedrsko orožje celo na temni strani Lune.

Ko sta oba velika bloka leta 1963 končno podpisala sporazum o prepovedi jedrskih poskusov v atmosferi, v vesolju in pod morjem, ki se mu je kasneje priključila tudi večina drugih držav, je postalo medsebojno nadziranje izvajanja prepovedi še toliko bolj pomembno.

V okviru znanstvenega projekta Vela, katerega cilj je bilo učinkovito zaznavanje detonacij jedrskega orožja v vesolju in atmosferi, so v orbito zaporedoma izstrelili več kot deset satelitov, opremljenih z detektorji, ki so lahko zaznali kratke pulze zelo močne svetlobe, ki se sprosti ob jedrski eksploziji. Prvi par satelitov vela so Američani poslali v orbito že nekaj dni po podpisu sporazuma. Seveda so prvotni model detektorjev vseskozi dodatno izpopolnjevali, tako da so leta 1967 rakete ponesle v orbito par satelitov vela druge generacije, ki sta imela na krovu še bistveno bolj natančne detektorje.

So zaznali eksplozije v “galaktični vojni”?

Že kmalu po začetku obratovanja novih satelitov pa se je zgodilo nekaj povsem nepričakovanega. Drugega julija 1967 so prvič zaznali izbruhe žarkov gama, ki niso bili takšni, kakršni sledijo detonaciji jedrske bombe. Ker je celoten projekt potekal v popolni tajnosti, do širše razprave med astronomi o naravi tega pojava takrat sicer ni prišlo, a vseeno se je veliko pametnih glav začelo ubadati s vprašanjem, kaj pomenijo ti izbruhi, ki prihajajo iz vesolja.

Ker naravnega pojava, ki bi lahko povzročal takšne bliske visokoenergetskih žarkov, niso poznali, so sprva pustili domišljiji prosto pot. Nekdo je predlagal, da gre za trke kometov, zgrajenih iz materije in antimaterije. Drugi so modrovali, da gre za eksplozije majhnih črnih lukenj ali celo, da so zaznali “galaktično vojno” nekih drugih civilizacij, ki jih še ne poznamo. Vendar so bila vse to le ugibanja.

Naslednja leta so zaznali po deset do dvajset takih izbruhov na leto, kasneje, ko so detektorje še dodatno izpopolnili, pa tudi po več sto. Preden so znanstveniki natančno preučili izbruhe žarkov gama in jasno pokazali, da prihajajo iz globin vesolja in ne iz kakega bližnjega vira, je minilo kar nekaj časa. Prvi članek o obstoju izbruhov so znanstveniki objavili šele leta 1973, dolgih šest let po odkritju.

Od kod prihajajo izbruhi?

Ker je bilo vprašanje izvora teh skrivnostnih bliskov preprosto pretežko, so se astronomi odločili, da bodo najprej zbrali več informacij o tem, iz katerih koncev vesolja ti izbruhi sploh prihajajo. Če izvirajo iz naše galaksije, bi morali biti vsi razporejeni nekje v območju neba, ki ga prekrivajo zvezde naše galaksije in ga ob jasnih nočeh lahko vidimo kot vsem znano Rimsko cesto.

V resnici je sprva malokdo dvomil, da bi bili izviri bliskov zunaj naše galaksije, ker bi morali biti v tem primeru preprosto premočni. Tako velike energije ni mogel oddati noben proces, ki so ga poznali, če pa bi jo že kako lahko oddal, bi gotovo kršil temeljne zakone fizike, med drugim tudi slavno Einsteinovo enačbo E=mc2. Prva resna teorija je bila, da izbruhe povzročajo majhne nevtronske zvezde znotraj galaksije, v katere trči kak asteroid ali komet.

A že prve bolj natančne raziskave lege teh izbruhov so pokazale, da so izbruhi enakomerno porazdeljeni po vsem nebu in tako nikakor ne izvirajo iz naše galaksije, ampak prihajajo iz bolj oddaljenega vesolja. To je seveda pojasnjevanje samo še dodatno zapletlo.

Naslednji veliki projekt, ki so si ga zadali znanstveniki, je bila natančna določitev oddaljenosti virov teh izbruhov od Zemlje. Edini način, kako oceniti njihovo oddaljenost, je bil s pomočjo tehnike, imenovane rdeči premik svetlobe. Vsi vemo, da slišimo sireno na reševalnem avtomobilu zavijati z višjim tonom takrat, ko se nam ta hitro približuje, kot takrat, ko se od nas oddaljuje. Podoben pojav velja tudi za svetlobo v vesolju. Če se prva zvezda ali galaksija oddaljuje hitreje kot druga, jo vidimo “bolj rdečo” kot tisto, ki se oddaljuje počasneje.

V vesolju pa velja še eno univerzalno pravilo, ki se imenuje Hubblov zakon: bolj oddaljene galaksije se oddaljujejo hitreje kot bližnje. Medsebojna zveza obeh količin je celo zelo preprosta: bolj ko je galaksija oddaljena, hitreje se oddaljuje. Če tako poznamo podatek, kako “rdeče premaknjena” je neka galaksija ali kak drug astronomski objekt, ki oddaja svetlobo, lahko po Hubblovem zakonu ocenimo, kako daleč v vesolju se nahaja.

Najsvetlejše eksplozije v vesolju

Devetega maja 1997 jim je prvič uspelo opazovati tudi svetlobo, ki je sledila izbruhu žarkov gama, in določiti, v kateri galaksiji se je zgodila eksplozija. Takšna opazovanja so logistično kar zahtevna, saj je treba zelo hitro koordinirati teleskope po vsej zemeljski obli, da še pravočasno ujamejo ostanke svetlobe, ki spremlja oddaljeno eksplozijo.

Satelit ob zaznavi izbruha žarkov gama o dogodku pošlje SMS-sporočilo dežurnemu astronomu, ta pa začne od doma prek interneta takoj koordinirati opazovanje s katerim od velikih robotskih teleskopov, ki so razporejeni po zemeljski obli. Najbolj primeren teleskop za opazovanje, ki se lahko nahaja na Kanarskih otokih, Havajih ali v Avstraliji, prekine svoja tekoča opazovanja in se v nekaj sekundah obrne proti želenemu cilju.

Po uspešno izvedenih tovrstnih meritvah se je izkazalo, da so izviri izbruhov v zelo oddaljenih galaksijah, kar hkrati pomeni, da so eksplozije, ki povzročijo izbruhe žarkov gama, brez dvoma najmočnejše v vesolju od samega velikega poka dalje. A astronomom je vseeno uspelo zgraditi model, s katerim lahko uspešno pojasnijo tudi takšne ekstremne dogodke. Izbruhi so v resnici zelo ozko usmerjeni žarki, ki so videti zelo močni, ker ne potujejo na vse strani vesolja, ampak jih opazimo samo, ko kak tak snop oplazi našo galaksijo.

Rojevanje črnih lukenj

Trenutno sta v igri dva modela, ki lahko pojasnita nastanek takšnih visokoenergijskih žarkov svetlobe. Po prvem trčita dve nevtronski zvezdi, iz katerih nastane črna luknja. Po drugi hipotezi pa naj bi šlo za zelo močno eksplozijo supernove, imenovano tudi hipernova, pri kateri prav tako nastane črna luknja.

Hipernove naj bi nastale iz zelo masivnih zvezd, ki so tako velike, da njihova masa povzroči zelo hitro izgorevanje goriva, ki sicer omogoča zvezdam, da svetijo. Pri hipernovih se gorivo porabi tako hitro, da v vmesnem času ne uspejo niti zapustiti predelov vesolja, kjer se zvezde rojevajo. In prav to hitro porabljeno gorivo povzroči, da se takšna masivna zvezda hitro skrči, kar povzroči gromozansko eksplozijo, v kateri nastaneta tako snop žarkov gama kot tudi črna luknja.

Kot kažejo izračuni, povzročita oba mehanizma vsak malo drugačen videz izbruha in zanimivo je, da so astronomi opazili tako izbruhe, ki ustrezajo prvemu, kot tudi takšne, ki ustrezajo drugemu scenariju.

Marca letos je najprestižnejša ameriška znanstvena revija Science objavila članek o novih dognanjih pri razumevanju fizikalnih mehanizmov nastanka teh najmočnejših znanih eksplozij v vesolju, katerega soavtorica je tudi Andreja Gomboc s Fakultete za matematiko in fiziko Univerze v Ljubljani.