Gammakiired on osa ülienergilisest universumist

Kõik on kuulnud elektromagnetilisest spektrist. See on kogu valguse lainepikkuste ja -sageduste kogum, raadiosidest ja mikrolainetest ultraviolettkiirguse ja gammateni. Valgust, mida näeme, nimetatakse spektri nähtavaks osaks. Ülejäänud sagedused ja lained on meie silmadele nähtamatud, kuid spetsiaalsete instrumentide abil tuvastatavad.

Gammakiired on spektri kõige energilisem osa. Neil on lühimad lainepikkused ja kõrgeimad sagedused. Need omadused muudavad nad eluohtlikuks, kuid ütlevad ka astronoomidele a palju objektide kohta, mis neid kiirgavad universumis. Gammakiiri esineb Maa peal, kui kosmilised kiired tabasid meie atmosfääri ja interakteeruvad gaasimolekulidega. Nad on ka radioaktiivsete elementide lagunemise kõrvalsaadus, eriti tuumaplahvatustes ja tuumareaktorites.

Gammakiired ei ole alati surmav oht: meditsiinis kasutatakse neid muu hulgas vähi raviks. Nendest tapja footonitest on siiski kosmilisi allikaid ja kõige kauem jäid need astronoomidele saladuseks. Nad jäid selliseks, kuni ehitati teleskoobid, mis võimaldavad neid kõrge energiaga emissioone tuvastada ja uurida.

Täna teame sellest kiirgusest ja sellest, kust see universumist pärineb, palju rohkem. Astronoomid tuvastavad need kiired äärmiselt energiliste tegevuste ja objektide, näiteks supernoova plahvatused, neutronitähedja musta augu interaktsioonid. Neid on raske uurida kaasnevate kõrgete energiate tõttu, need on mõnikord "nähtavas" valguses väga eredad ja asjaolu, et meie atmosfäär kaitseb meid enamiku gammakiirte eest. Et neid toiminguid õigesti "näha" saadavad astronoomid kosmosesse spetsiaalseid instrumente, et nad saaksid gammakiiri "näha" kõrgel Maa õhutõrje tekil. NASA tiirleb Kiire satelliit ja Fermi gammakiire teleskoop kuuluvad instrumentide hulka, mida astronoomid praegu selle kiirguse tuvastamiseks ja uurimiseks kasutavad.

Viimase paarikümne aasta jooksul on astronoomid tuvastanud taeva eri punktidest äärmiselt tugevaid gammakiirte purskeid. "Pika" all tähendavad astronoomid vaid mõnda sekundit kuni mõni minut. Nende vahemaad, ulatudes miljonitest kuni miljardite valgusaastateni, näitavad siiski, et need objektid ja sündmused peavad olema väga eredad, et neid saaks näha universumist.

Niinimetatud "gammakiirguspursked" on kõige energilisemad ja eredamad sündmused, mis eales salvestatud. Nad suudavad vaid mõne sekundiga välja saata uhke energiakoguse - rohkem kui Päike eraldab kogu eksisteerimise ajal. Alles hiljuti võisid astronoomid spekuleerida ainult selle üle, mis nii suuri plahvatusi põhjustas. Viimased tähelepanekud on aidanud neil aga nende sündmuste allikaid üles leida. Näiteks Kiire satelliit tuvastas gammakiirguse purunemise, mis tulenes mustast august, mis asus Maast enam kui 12 miljardi valgusaasta kaugusel. See on universumi ajaloo väga varakult.

Seal on lühemaid, vähem kui kahe sekundi pikkuseid purskeid, mis olid aastaid tõesti saladuseks. Lõpuks seostasid astronoomid neid sündmusi tegevustega, mida nimetatakse "kilonovadeks", mis toimuvad kahe neutronitähe või neutronitähe või musta augu ühinemisel. Ühinemise hetkel eraldavad nad lühikesi gammakiirte purskeid. Samuti võivad nad eraldada gravitatsioonilaineid.

Gammakiireastronoomia sai alguse külma sõja ajal. Gammakiirguspurskeid (GRB) avastas esmakordselt 1960. aastatel Vela satelliidipark. Alguses olid inimesed mures, et need on tuumarünnaku märgid. Järgmiste aastakümnete jooksul astronoomid hakkasid otsima nende salapäraste täpsusallikate allikaid plahvatused optilise valguse (nähtava valguse) signaalide otsimisel ning ultraviolett-, röntgen- ja signaale. Programmi käivitamine Comptoni gammakiirguse vaatluskeskus 1991. aastal asus gammakiirte kosmiliste allikate otsing uutesse kõrgustesse. Tema tähelepanekud näitasid, et GRB-d esinevad kogu universumis ja mitte tingimata meie enda Linnutee galaktikas.

Sellest ajast alates BeppoSAX vaatluskeskus, mille asutasid nii Itaalia Kosmoseagentuur, kui ka Kõrge energiaga mööduv uurija (käivitanud NASA) on GRBde tuvastamiseks kasutatud. Euroopa Kosmoseagentuuri INTEGRAL missioon liitus jahiga 2002. aastal. Hiljuti vaatas Fermi gammakiire teleskoop taevast ja kaardistas gammakiirguse kiirgajad.

GRB-de kiire tuvastamise vajadus on võtmeke nende põhjustavate suure energiatarbimisega sündmuste otsimisel. Esiteks surevad väga lühikese ajaga sündmused väga kiiresti, mistõttu on allika välja selgitamine keeruline. Röntgen-satelliidid saavad jahti kiirendada (kuna seal on tavaliselt seotud röntgenikiirgus). Aitamaks astronoomidel GRB-allikas kiiresti nullida, saadab Gamma Ray Bursts Coordinates Network kohe teateid teadlastele ja asutustele, kes on nende puhangute uurimisega seotud. Nii saavad nad kohe planeerida järelvaatlusi, kasutades maapealseid ja kosmosepõhiseid optilisi, raadio- ja röntgeniseirekeskusi.

Kui astronoomid uurivad rohkem neid puhanguid, saavad nad parema ülevaate nende põhjustavatest väga energilistest tegevustest. Universum on täis GRB-de allikaid, nii et see, mida nad õpivad, räägib meile ka suure energiaga kosmosest.

• Gammakiired on teadaolevalt kõige energilisem kiirgusliik. Neid eraldavad universumis väga energilised objektid ja protsessid.
• Gammakiiri saab luua ka laboris ja seda tüüpi kiirgust kasutatakse mõnes meditsiinilises rakenduses.
• Gammakiire astronoomia tehakse orbiidil liikuvate satelliitide abil, mis suudavad neid ilma Maa atmosfääri segamata tuvastada.