Огромный всплеск гамма-лучей, обнаруженный космическим телескопом Integral Европейского космического агентства, поразил Землю. Взрыв вызвал значительные нарушения в ионосфере нашей планеты.
Такие возмущения обычно связывают с событиями, связанными с энергичными частицами на Солнце, но это событие было результатом взрыва звезды, находящейся почти в двух миллиардах световых лет от нас. Анализ последствий взрыва может предоставить информацию о массовых вымираниях в истории Земли.
9 октября 2022 года чрезвычайно яркий и продолжительный гамма-всплеск (GRB) был обнаружен многими высокоэнергетическими спутниками на орбите вблизи Земли, включая миссию ЕКА Integral. Однако GRB 221009A, как назвали взрыв, был совсем не обычным. «Возможно, это был самый яркий гамма-всплеск, который мы когда-либо обнаруживали», — говорит Мирко Пьерсанти из Университета Л’Акуилы, Италия, и ведущий автор команды, публикующей эти результаты сегодня.
Гамма-всплески когда-то были загадочными событиями, но теперь признано, что это излияние энергии взрывающихся звезд, называемых сверхновыми, или столкновение двух сверхплотных нейтронных звезд.
«Мы измеряем гамма-всплески с 1960-х годов, и это самые сильные из когда-либо измеренных», — говорит соавтор Пьетро Убертини из Национального института астрофизики, Рим, Италия, и главный исследователь инструмента IBIS телескопа Intergral. По статистике, такой сильный гамма-всплеск, как GRB 221009A, достигает Земли только один раз в 10 000 лет.
За 800 секунд воздействия гамма-лучей всплеск дал достаточно энергии, чтобы активировать детекторы молний в Индии. Приборы в Германии зафиксировали признаки того, что ионосфера Земли была нарушена взрывом на несколько часов. Это экстремальное количество энергии натолкнуло команду на мысль изучить влияние всплеска на верхнюю часть ионосферы Земли, слой верхней атмосферы Земли, содержащий электрически заряженные газы, называемые плазмой.
Китайский сейсмо-электромагнитный спутник (CSES), также известный как Чжанхэн, китайско-итальянская космическая миссия, запущенная в 2018 году и отслеживающая верхнюю часть ионосферы на предмет изменений в ее электромагнитном поведении, могла зафиксировать такой всплеск. И Мирко, и Пьетро являются членами научной группы CSES, и они поняли, что, если GRB создал возмущение, CSES должно было это увидеть. Но они не могли быть уверены. «Раньше мы искали этот эффект у других гамма-всплесков, но ничего не увидели», — говорит Пьетро.
В прошлом гамма-всплески были замечены влияющими на нижнюю часть ионосферы в ночное время, когда солнечное влияние устранено, но никогда на верхнюю часть. Это привело к убеждению, что к тому времени, когда он достиг Земли, взрыв гамма-всплеска уже не был достаточно мощным, чтобы вызвать изменение проводимости ионосферы, ведущее к изменению электрического поля.
Однако на этот раз эффект был очевидным и сильным. Впервые они увидели интенсивное возмущение в виде сильного изменения электрического поля в верхней части ионосферы. «Это потрясающе. Мы можем видеть вещи, которые происходят в глубоком космосе, но также влияют на Землю», — говорит Эрик Куулкерс, научный сотрудник проекта ЕКА.
Этот конкретный GRB произошел в галактике, находящейся на расстоянии почти 2 миллиардов световых лет от нас (то есть два миллиарда лет назад), но у него все еще было достаточно энергии, чтобы повлиять на Землю. «Примечательно, что это возмущение затронуло самые нижние слои ионосферы Земли, расположенные всего в десятках километров над поверхностью нашей планеты, оставив отпечаток, сравнимый с отпечатком крупной солнечной вспышки», — говорит Лаура Хейс, научный сотрудник и физик Солнца из ЕКА.
Этот отпечаток проявился в виде увеличения ионизации в нижней части ионосферы. Он был обнаружен в очень низкочастотных радиосигналах, которые отражаются между землей и нижней ионосферой Земли. «По сути, мы можем сказать, что ионосфера «опустилась» на меньшие высоты, и мы обнаружили это по тому, как радиоволны отражаются вдоль ионосферы», — поясняет Лаура Хейс, опубликовавшая эти результаты в 2022 году.
Это подкрепляет идею о том, что появление сверхновой в нашей галактике может иметь гораздо более серьезные последствия. «Были большие дебаты о возможных последствиях гамма-всплеска в нашей галактике», — говорит Мирко.
В худшем случае взрыв не только затронет ионосферу, но и может повредить озоновый слой, позволяя опасному ультрафиолетовому излучению Солнца достичь поверхности Земли. Предполагается, что такой эффект является возможной причиной некоторых массовых вымираний, которые, как известно, происходили на Земле в прошлом. Но чтобы исследовать эту идею, нам понадобится гораздо больше данных.
Теперь, когда они точно знают, что искать, команда уже начала анализировать данные, собранные CSES, и сопоставлять их с другими гамма-всплесками, замеченными «Интегралом». И хотя они могут вернуться только к данным 2018 года, когда был запущен CSES, последующая миссия уже запланирована, гарантируя, что это захватывающее новое окно в то, как Земля взаимодействует даже с очень далекой Вселенной, теперь останется открытым.
