Rozbłysk gamma z odległej galaktyki zmienił elektryczny stan ziemskiej jonosfery
9 października 2022 roku do Ziemi dotarł GRB 221009A, wyjątkowo jasny długi rozbłysk gamma z odległej galaktyki. Jego promienie X i gamma były na tyle intensywne, że spowodowały mierzalne zmiany jonizacji w górnej atmosferze. Zakłócenia wykryto m.in. przez zmiany propagacji fal bardzo niskiej częstotliwości oraz bezpośrednie pomiary satelitarne na wysokości około 500 km. To nie oznacza katastrofy na powierzchni Ziemi — atmosfera pochłonęła promieniowanie — ale pokazuje, że kosmiczny wybuch spoza naszej Galaktyki może fizycznie oddziaływać z planetarną atmosferą po miliardach lat podróży światła.
BOAT był wyjątkowy nawet wśród GRB
GRB 221009A, wykryty 9 października 2022 roku, okazał się jednym z najbardziej niezwykłych zarejestrowanych rozbłysków gamma. Wiele detektorów zostało przeciążonych lub nasyconych, dlatego jego rzeczywistą jasność trzeba było rekonstruować z różnych danych. Źródłem był długi GRB związany z kolapsem masywnej gwiazdy i relatywistycznym dżetem skierowanym bardzo korzystnie w naszą stronę.
Jonosfera jest naturalnym detektorem wysokoenergetycznego światła
Promieniowanie X i gamma jonizuje atomy oraz cząsteczki atmosfery, wyrywając z nich elektrony. Warstwy jonosfery wpływają na rozchodzenie się fal radiowych, dlatego nagła zmiana gęstości elektronów może zostać zauważona jako zmiana poziomu sygnału z naziemnych nadajników VLF/LF. Tak właśnie zarejestrowano sudden ionospheric disturbance w chwili dotarcia GRB 221009A.
Satelita zobaczył zmianę setki kilometrów nad Ziemią
Analizy opublikowane po zdarzeniu wykorzystały także dane satelitarne. China Seismo-Electromagnetic Satellite zarejestrował nagłą zmianę stanu elektrycznego jonosfery na wysokości około 500 km, czasowo zbieżną z rozbłyskiem. To szczególnie wymowny pomiar, ponieważ pokazuje nie tylko pośrednią zmianę propagacji radia przy powierzchni, lecz lokalną reakcję plazmy w górnej atmosferze.
Odległość nie czyniła wybuchu „bliskim”
Efekt na Ziemi nie wynikał z tego, że źródło znajdowało się w naszym kosmicznym sąsiedztwie. GRB 221009A pochodził z odległej galaktyki; jego światło podróżowało przez ogromną część historii Wszechświata. Sygnał był po prostu wyjątkowo silny i skierowany korzystnie. To pokazuje, jak ekstremalnie jasne mogą być relatywistyczne dżety, a jednocześnie jak skuteczną osłoną jest atmosfera dla powierzchni planety.
Mierzalny nie znaczy niszczący
Zaburzenie jonosfery jest fascynującym pomiarem fizycznym, ale nie należy przeskakiwać od niego do twierdzenia o masowym zagrożeniu biologicznym. Efekt dotyczył warstw wysoko nad powierzchnią. Badanie takich zdarzeń jest natomiast użyteczne dla fizyki atmosfery, ponieważ dostarcza bardzo krótkiego, dobrze określonego impulsu jonizującego o pozaziemskim pochodzeniu.
Ziemska atmosfera stała się detektorem rozbłysku
Wysokoenergetyczne fotony nie przechodzą przez atmosferę obojętnie. Są pochłaniane w jej górnych warstwach i zwiększają jonizację, zmieniając liczbę swobodnych elektronów. Podczas GRB 221009A efekt był tak silny, że niezależne zespoły zarejestrowały zaburzenia propagacji fal radiowych i zmiany w jonosferze. Szczególnie niezwykła była odległość źródła: rozbłysk pochodził z innej galaktyki, a mimo to pozostawił wykrywalny ślad w atmosferze naszej planety. Nie oznacza to, że atmosfera została trwale uszkodzona. Zmiana była przejściową odpowiedzią zjonizowanego gazu na nagły impuls energii. Dla astronomów jest to jednak dodatkowy kanał pomiarowy: jeśli satelity rejestrują nasycający je strumień gamma, reakcja jonosfery może dostarczyć niezależnego potwierdzenia czasu i intensywności zdarzenia. Kosmiczny kataklizm dosłownie zmienił na chwilę warunki propagacji fal radiowych nad Ziemią.