Космічний вибух був настільки потужним, що сколихнув атмосферу Землі

Спалах світла від новонародженої чорної діри за мільярди світлових років у просторі та часі вразив Землю з такою силою, що він здригнув верхні шари атмосфери планети. Гамма-спалах GRB 221009A побив рекорди, оскільки він спалахнув у темряві космосу в жовтні 2022 року приблизно за 2,4 мільярда світлових років від Землі, його світло спалахнуло енергією до 18 тераелектронвольт у тому, що вважається найяскравішим космічним вибухом, який будь-коли зареєстровано.

Тепер вчені визначили, що вибух був настільки потужним, що спричинив значні зміни в електричному полі іоносфери Землі на висоті близько 500 кілометрів (310 миль).

«У цій роботі ми представляємо докази зміни електричного поля іоносфери на відстані приблизно 500 кілометрів, спричинені сильним спалахом гамма-випромінювання [який] стався 9 жовтня 2022 року», — пише група під керівництвом астрофізика Мірко П’єрсанті з Університету Л’Аквіла та Національний інститут астрофізики в Італії.

«Використовуючи як супутникові спостереження, так і нову спеціально розроблену аналітичну модель, ми доводимо, що GRB 221009A сильно вплинув на іоносферну провідність Землі, викликаючи сильне збурення не тільки в нижній іоносфері, а й у верхній іоносфері ( близько 500 кілометрів).»

Гамма-випромінювання є найбільш енергетичною частиною електромагнітного спектра, за якою йде рентгенівське випромінювання. Енергія гамма-фотонів у мільярд-трильйон разів перевищує енергію фотонів у видимій частині спектра, і їх випромінюють події високої енергії, такі як наднові та гіпернові зірки, а також події меншої енергії, такі як сонячні спалахи.

Це випромінювання не викликає занепокоєння на щоденній основі; він поглинається земною атмосферою, перш ніж зможе наблизитися до поверхні. Ось чому нам потрібні космічні телескопи, щоб виявити це. Однак він може взаємодіяти з атмосферою на великих висотах. У рідкісних випадках вчені реєстрували гамма-та рентгенівські промені від надзвичайно потужних гамма-спалахів, які взаємодіяли з нижньою іоносферою Землі.

Іоносфера — це відносно товстий шар атмосфери Землі, висотою приблизно від 50 до 1000 кілометрів (приблизно від 30 до 600 миль), який перекриває кілька інших атмосферних шарів. Його так назвали, тому що це частина атмосфери, де екстремальне ультрафіолетове та рентгенівське випромінювання від Сонця іонізує атоми та молекули атмосфери, створюючи групу вільних електронів.

Іоносфера відображає радіохвилі, які ми використовуємо для зв’язку та навігації. Коли відбувається потужна подія, наприклад сонячний спалах, ми можемо зафіксувати зміни, які вона робить у нижній іоносфері, записуючи зміни в тому, як дуже низькочастотні радіохвилі відбиваються від неї.

Таким чином майже відразу вчені змогли спостерігати зміни в нижній іоносфері на висотах від 60 до 100 кілометрів, що збіглося з виявленням GRB 221009A ще в жовтні 2022 року. За їхніми словами, він був настільки потужним, що його вплив був порівняти з сонячними спалахами.

Сонце знаходиться на відстані 150 мільйонів кілометрів. Світло GRB 221009A подолало 22,7 секстильйона кілометрів. Це має розповісти вам про те, наскільки потужним був той вибух.

Але вплив гамма-спалахів не було вивчено на всю іоносферу, тому П’єрсанті та його колеги намагалися виявити його вплив на верхню частину шару. Для цього вони використали супутникові дані та вперше змогли виявити та виміряти зміни електромагнітного поля на великих іоносферних висотах.

Насправді ефект був величезним. Сам гамма-спалах тривав лише близько 7 хвилин. Зафіксований вплив на іоносферу зберігався близько 10 годин. Знання цього, кажуть дослідники, може допомогти нам краще зрозуміти та змоделювати вплив віддалених вибухів на атмосферу Землі – і передбачити, що могло б статися, якби один стався поблизу.

«Безпрецедентний потік фотонів, пов’язаний із GRB221009A, глибоко вплинув на іоносферну провідність Землі, спричинивши сильне збурення не лише в нижній частині іоносфери, де це зазвичай спостерігається за допомогою наземних ННЧ-антен, а й у верхній частині іоносфери (на близько 500 кілометрів)», — пишуть дослідники.

«Насправді величезна зміна електричного поля іоносфери, спричинена сильною зміною провідності іоносфери, була виявлена ​​у верхній бічній іоносфері (507 кілометрів) як наслідок удару гамма-випромінювання». Джерело