Dana 15. studenog 2023., satelit ESA-e INTEGRAL zabilježio je iznenadnu eksploziju iz rijetkog objekta u svemiru. U svega desetinku sekunde, zabilježen je kratki nalet energičnih gama zraka. "Podaci s satelita primljeni su u Centru za znanstvene podatke INTEGRAL (ISDC) koji se nalazi na lokaciji Ecogia u sklopu Odjela za astronomiju Sveučilišta u Ženevi (UNIGE), odakle je samo 13 sekundi nakon detekcije poslan globalni alarm za gama-zračni prasak astronomima diljem svijeta", objašnjava Carlo Ferrigno, viši istraživački suradnik na Odjelu za astronomiju na Fakultetu prirodnih znanosti UNIGE, glavni istraživač ISDC-a i suautor objave.

Softver IBAS (Integralni sustav upozorenja na prasak) automatski je locirao izvor zračenja u galaksiji M82, udaljenoj 12 milijuna svjetlosnih godina. Ovaj sustav upozorenja razvijen je i upravlja se od strane znanstvenika i inženjera iz UNIGE-a u suradnji s međunarodnim kolegama.

Znatiželjni signal iz obližnje galaksije
"Odmah smo shvatili da je riječ o posebnom upozorenju. Gama zračni prasci dolaze iz dalekih krajeva i mogu se pojaviti bilo gdje na nebu, no ovaj prasak potekao je iz svijetle obližnje galaksije", pojašnjava Sandro Mereghetti iz Nacionalnog instituta za astrofiziku (INAF–IASF) u Milanu, Italija, glavni autor publikacije i sudionik u razvoju IBAS-a. Tim je odmah zatražio od svemirskog teleskopa ESA-e XMM-Newton da što prije izvrši dodatna promatranja mjesta događaja. Da je riječ o kratkom gama-zračnom prasku, uzrokovanom sudarom dviju neutronskih zvijezda, takav bi događaj mogao stvoriti gravitacijske valove te imati naknadni sjaj u X-zrakama i vidljivom svjetlu.

Dok je satelit ESA-e INTEGRAL promatrao nebo, primijetio je prasak gama-zraka – visokoenergetskih fotona – iz obližnje galaksije M82. Samo nekoliko sati kasnije, svemirski teleskop ESA-e XMM-Newton u X-zrakama tražio je naknadni sjaj od eksplozije, ali ga nije pronašao. Međunarodni tim, uključujući istraživače sa Sveučilišta u Ženevi (UNIGE), shvatio je da je prasak morao biti izvanagalaktička bljeskalica od magnetara, mlade neutron zvijezde s izuzetno jakim magnetskim poljem. Otkriće je objavljeno u časopisu Nature.

No ipak, promatranja svemirskog teleskopa XMM-Newton pokazala su samo vrući plin i zvijezde u galaksiji. Koristeći teleskope na zemlji, uključujući talijanski Telescopio Nazionale Galileo i francuski Observatoire de Haute-Provence, znanstvenici su također tražili signal u vidljivom svjetlu, počevši samo nekoliko sati nakon eksplozije, ali ponovno nisu pronašli ništa. Bez signala u X-zrakama i vidljivom svjetlu te bez mjerenih gravitacijskih valova pomoću detektora na Zemlji (LIGO/VIRGO/KAGRA), najvjerojatnije objašnjenje je da je signal došao od magnetara.

Magnetari: mega-magnetske zvijezde, nedavno umrle

"Kada zvijezde masivnije od osam sunčevih masa umru, eksplodiraju u supernovi koja ostavlja crnu rupu ili neutronsku zvijezdu. Neutronske zvijezde su vrlo kompaktne zvjezdane ostatke s masom većom od sunčeve, stisnute u kuglu veličine kantona Ženeva. Brzo se rotiraju i imaju jaka magnetska polja", objašnjava Volodymyr Savchenko, viši istraživački suradnik na Odjelu za astronomiju Fakulteta prirodnih znanosti UNIGE i suautor publikacije. Neke mlade neutronske zvijezde imaju izrazito jaka magnetska polja, više od 10 000 puta jača od tipičnih neutronska zvijezda. Te zvijezde nazivamo magnetarima. Emitiraju energiju u obliku bljeskova, a povremeno ti bljeskovi mogu biti ogromni.

No, u proteklih 50 godina promatranja gama zraka, identificirana su samo tri golema bljeska koji dolaze od magnetara u našoj galaksiji. Ti izljevi su vrlo snažni: jedan, koji je detektiran u prosincu 2004. godine, dolazio je s udaljenosti od 30 000 svjetlosnih godina od nas, ali je bio dovoljno snažan da utječe na gornje slojeve Zemljine atmosfere, slično kao i sunčevi bljeskovi koji dolaze iz puno bliže udaljenosti.

Otkriće je poslano u Centar za znanstvene podatke INTEGRAL u Ženevi, gdje je softver utvrdio da je izvor iz obližnje galaksije M82. Mali kvadrat na karti INTEGRAL-a označava mjesto praska. Plavi krug na dvije izrezane slike prikazuje odgovarajuće mjesto. © ESA/Integral, ESA/XMM-Newton, INAF/TNG, M. Rigoselli (INAF)

Bljesak koji je detektirao INTEGRAL prva je čvrsta potvrda bljeska magnetara izvan Mliječne staze. M82 je svijetla galaksija gdje se odvija formiranje zvijezda. U tim regijama rađaju se masivne zvijezde, žive kratke burne živote i ostavljaju za sobom neutronske zvijezde. "Otkriće magnetara u ovom području potvrđuje da su magnetari vjerojatno mlade neutronske zvijezde", dodaje Volodymyr Savchenko. Potraga za daljnjim magnetarima nastavit će se u drugim izvangalaktičkim regijama formiranja zvijezda kako bi se bolje razumjeli ovi izuzetni astronomski objekti. Ako astronomi pronađu mnogo više takvih, moći će bolje shvatiti koliko često se događaju ovi bljeskovi i kako neutronske zvijezde gube energiju tijekom procesa.

INTEGRAL, ključni instrument u utrci s vremenom
Iznenadni izljevi tako kratkog trajanja mogu se uhvatiti samo slučajno, kada je opservatorij već usmjeren u pravom smjeru. To čini INTEGRAL, s njegovim širokim vidokrugom, više od 3000 puta većim od područja neba koje pokriva Mjesec, iznimno važnim za ovakve detekcije.

Carlo Ferrigno objašnjava: "Naš sustav automatske obrade podataka vrlo je pouzdan i omogućuje nam da odmah obavijestimo zajednicu." Kada se zabilježe neočekivana promatranja poput ovog, INTEGRAL i XMM-Newton mogu biti fleksibilni u svojim rasporedima, što je ključno za otkrića koja ovise o vremenu. U ovom slučaju, da su promatranja provedena samo dan kasnije, ne bi bilo tako jasnih dokaza da je riječ o magnetaru, a ne o gama-zračnom prasku.