Всплеск света от новорожденной черной дыры, находящейся на расстоянии миллиардов световых лет, поразил Землю с такой силой, что сотряс верхние слои атмосферы планеты.
Гамма-всплеск GRB 221009A побил рекорды, когда он вспыхнул в космосе в октябре 2022 года примерно в 2,4 миллиарда световых лет от Земли. Его свет излучал энергию до 18 тераэлектронвольт, что считается самым ярким космическим взрывом, когда-либо зарегистрированным.
Теперь ученые определили, что взрыв был настолько мощным, что вызвал большие изменения в электрическом поле ионосферы Земли на высоте около 500 километров. Об этом пишет Science Alert со ссылкой на исследование, которое опубликовано в журнале Nature Communications.
"В этой работе мы представляем свидетельства изменения электрического поля ионосферы на высоте около 500 километров, вызванного сильным гамма-всплеском, произошедшим 9 октября 2022 года", - пишет команда под руководством астрофизика Мирко Пьерсанти из Университета Л'Акуила и Национального института астрофизики в Италии.
"Используя как спутниковые наблюдения, так и новую специально разработанную аналитическую модель, мы доказываем, что GRB 221009A глубоко повлиял на ионосферную проводимость Земли, вызывая сильные возмущения не только в нижней ионосфере, но и в верхней ионосфере (на высоте около 500 километров)", - отмечают авторы.
Гамма-излучение является наиболее энергетической частью электромагнитного спектра, за ним следует рентгеновское излучение. Гамма-фотоны имеют энергию от миллиарда до триллиона раз больше энергии фотонов в видимой части спектра и испускаются высокоэнергетическими событиями, такими как сверхновые и гиперновые, а также более мелкими энергетическими событиями, такими как солнечные вспышки.
В повседневной жизни об этом излучении не стоит беспокоиться; оно поглощается атмосферой Земли еще до того, как сможет приблизиться к поверхности. Вот почему для его обнаружения нам нужны космические телескопы. Однако на больших высотах это излучение может взаимодействовать с атмосферой.
В редких случаях ученые фиксировали взаимодействие гамма-лучей и рентгеновских лучей от необычайно мощных гамма-всплесков с нижней ионосферой Земли.
Ионосфера представляет собой относительно толстый слой земной атмосферы высотой примерно от 50 до 1000 километров, перекрывающий несколько других атмосферных слоев. Он назван так потому, что это часть атмосферы, где сильное ультрафиолетовое и рентгеновское излучение Солнца ионизуют атмосферные атомы и молекулы, создавая кучу свободных электронов.
Ионосфера отражает радиоволны, которые мы используем для коммуникации и навигации. Когда происходит мощное событие, такое как солнечная вспышка, мы можем записать изменения, которые оно производит в нижней ионосфере, записывая изменения в том, как от нее отражаются очень низкочастотные радиоволны.
Таким образом, почти сразу же ученые смогли наблюдать изменения в нижней ионосфере на высоте от 60 до 100 километров, что совпало с обнаружением GRB 221009A еще в октябре 2022 года. По их словам, она была настолько мощной, что ее последствия были сравнимы с эффектами солнечной вспышки.
Солнце находится на расстоянии 150 миллионов километров. Свет GRB 221009A преодолел расстояние 22,7 секстиллиона километров. Это говорит о том, насколько мощным был тот взрыв.
Но эффект гамма-всплесков не был изучен на всей ионосфере, поэтому Пьерсанти и его коллеги попытались обнаружить его влияние на верхнюю часть слоя. Для этого они воспользовались спутниковыми данными и впервые смогли обнаружить и измерить изменения электромагнитного поля на больших высотах ионосферы.
Как оказалось, эффект был огромен. Сам гамма-всплеск длился всего около 7 минут. Зафиксированное воздействие на ионосферу сохранялось около 10 часов. Знание этого, по словам исследователей, может помочь нам лучше понять и смоделировать воздействие далеких взрывов на атмосферу Земли, а также предсказать, что могло бы произойти, если бы один из них произошел поблизости.
"Беспрецедентный поток фотонов, связанный с GRB221009A, глубоко повлиял на проводимость ионосферы Земли, вызвав сильное возмущение не только в нижней части ионосферы, где это обычно наблюдается с помощью наземных VLF-антенн, но и в верхней части ионосферы (около 500 километров)", - пишут исследователи.
"Фактически, огромное изменение электрического поля ионосферы, вызванное сильным изменением проводимости ионосферы, было обнаружено в верхней части ионосферы (507 километров) в результате воздействия гамма-всплеска", - пишут ученые.