Μια τεράστια κοσμική έκρηξη 2,4 δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά άλλαξε προσωρινά το ηλεκτρικό πεδίο στην ιονόσφαιρα της Γης (το ηλεκτρικά φορτισμένο ανώτερο στρώμα της ατμόσφαιράς μας που βοηθά στην προστασία της ζωής στη Γη από την επικίνδυνη υπεριώδη και άλλη ακτινοβολία από το διάστημα).
Τα αποτελέσματα ρίχνουν φως στο πώς τα προστατευτικά στρώματα πλάσματος του πλανήτη μας αλληλεπιδρούν με την ακτινοβολία από μακρινά γεγονότα στο διάστημα – και πώς μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε την ιονόσφαιρα για να ανιχνεύσουμε και να μελετήσουμε εκρήξεις ακτίνων γάμμα.
Ο αστρονόμος του Πανεπιστημίου της Aquila Mirko Piersanti και οι συνεργάτες του δημοσίευσαν τη δουλειά τους στο περιοδικό Nature Communications.
Η ενεργειακή ασπίδα της γής χτυπήθηκε
Τον Οκτώβριο του 2022, ένας γαλαξίας 2,4 δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά φούντωσε ξαφνικά με τη φωτεινότερη έκρηξη ακτίνων γάμμα που είχαν δει ποτέ οι αστρονόμοι. Ο Piersanti και οι συνεργάτες του χρησιμοποίησαν ραδιοπομπούς και δορυφόρους για να μετρήσουν τι συνέβη όταν οι ακτίνες γάμμα έπληξαν τα ανώτερα στρώματα της ιονόσφαιρας της Γης. Αποδείχθηκε ότι η ακτινοβολία υψηλής ενέργειας προκάλεσε τον ιονισμό περισσότερου αερίου από ό,τι συνήθως ή έλαβε διαφορετικό ηλεκτρικό φορτίο, το οποίο άλλαξε το ηλεκτρικό πεδίο ολόκληρης της ανώτερης ιονόσφαιρας.
Η ιονόσφαιρα της Γης είναι στην πραγματικότητα πολλά στρώματα ηλεκτρικά φορτισμένου αερίου, που ονομάζονται πλάσμα, που επιπλέουν σε διαφορετικά υψόμετρα στην ανώτερη ατμόσφαιρα. Αυτά τα στρώματα βοηθούν στον αποκλεισμό της επιβλαβούς υπεριώδους και άλλης ακτινοβολίας, καθιστώντας τον πλανήτη μας βιώσιμο. Είναι επίσης βολικά για χειριστές ραδιοφώνου, οι οποίοι μπορούν να αναπηδήσουν ραδιοφωνικά σήματα από τα στρώματα πλάσματος για να φτάσουν σε δέκτες στην μακρινή πλευρά του ορίζοντα.
Αυτό σημαίνει ότι οι επιστήμονες μπορούν να μετρήσουν τις ιδιότητες της ιονόσφαιρας, όπως την πυκνότητα και το ηλεκτρικό της φορτίο, με βάση τον τρόπο με τον οποίο αντανακλά τα ραδιοκύματα πίσω στη Γη ή σε δορυφόρους σε τροχιά. Και τον Οκτώβριο του 2022, την ίδια στιγμή που οι αστρονόμοι εντόπισαν μια εξαιρετικά φωτεινή έκρηξη ακτίνων γάμμα σε έναν μακρινό γαλαξία, άλλοι επιστήμονες παρατήρησαν ότι το ηλεκτρικό πεδίο της ανώτερης ιονόσφαιρας είχε διαταραχθεί σοβαρά.
Μελέτες που δημοσιεύθηκαν νωρίτερα φέτος μέτρησαν ήδη παρόμοια αποτελέσματα στα κατώτερα στρώματα της ιονόσφαιρας, αλλά οι επιστήμονες δεν είχαν καταφέρει να μετρήσουν πώς μια έκρηξη ακτίνων γάμμα επηρέασε τα ανώτερα στρώματα μέχρι τώρα.
Ο Piersanti και οι συνεργάτες του λένε ότι το έργο μας δίνει μια πιο ολοκληρωμένη εικόνα για το πώς η προστατευτική ασπίδα του πλανήτη μας αντιδρά όχι μόνο σε εκρήξεις πλάσματος και ενέργειας από τον γνωστό μας Ήλιο, αλλά σε ακτινοβολία υψηλότερης ενέργειας από πολύ μεγαλύτερα γεγονότα μακριά στο διάστημα. Η μελέτη της ιονόσφαιρας μπορεί ακόμη και να είναι ένας άλλος τρόπος για τους αστρονόμους να ανιχνεύουν και να μελετούν τις εκρήξεις ακτίνων γάμμα στο μέλλον.
Οι εκρήξεις ακτίνων γάμμα είναι οι πιο ενεργητικές εκρήξεις στο σύμπαν και φαίνεται να είναι δύο ειδών. Οι σύντομες διαρκούν μόλις λίγα δευτερόλεπτα, και αυτά φαίνεται να είναι αυτό που συμβαίνει όταν δύο αστέρια νετρονίων –οι εξαιρετικά μαγνητικοί, εξαιρετικά πυκνοί πυρήνες νεκρών αστεριών– συγκρούονται. Τα μεγαλύτερα, όπως η έκρηξη διάρκειας επτά λεπτών τον Οκτώβριο του 2022, συμβαίνουν όταν τεράστια αστέρια καταρρέουν και σχηματίζουν μαύρες τρύπες.
Κάθε έκρηξη ακτίνων γάμμα που έχουν καταγράψει οι αστρονόμοι – και υπήρξαν πολλές, αφού δορυφόροι όπως τα διαστημικά τηλεσκόπια Swift και Fermi της NASA καταγράφουν τουλάχιστον ένα κάθε μέρα τα τελευταία δέκα χρόνια – προέρχεται από πολύ έξω από τον γαλαξία μας. Και αυτό είναι καλό, γιατί μια ακτίνα γάμμα που εκρήγνυται εδώ στον Γαλαξία θα μπορούσε να εξαλείψει όλη τη ζωή στη Γη, αν οι ακτίνες της έτυχε να είναι στραμμένες προς την κατεύθυνσή μας. Σε αυτό το εύρος, οι ακτίνες γάμμα θα αφαιρούσαν την ιονόσφαιρά μας και θα ακτινοβολούσαν την επιφάνεια του ευάλωτου μικρού μας πλανήτη.