Izbruhi gamažarkov so energijsko izjemno intenzivni dogodki v vesolju. V njih se v nekaj trenutkih sprosti toliko energije, kot je naše Sonce v milijardah let. Za znanstvenike so izjemno priročni. Svojih teorij in modelov, ki predpostavljajo skrajne fizične pogoje, na Zemlji večinoma ne bodo nikoli mogli poustvariti in testirati - niti v največjem izmed zemeljskih laboratorijev v Cernu.

Nadomeščajo jih zvezde v svojih smrtnih krčih. Ko se dve nevtronski zvezdi ali črni luknji zlijeta v eno ali pa ko se masivna, hitro vrteča se zvezda sesuje sama vase, je to za astrofizike laboratorij na nebu.

Ena naprednejših mednarodnih znanstvenih skupin, ki se ukvarjajo s to tematiko, stoji za teleskopom Liverpool na Kanarskih otokih. Lotila se je nekaj izjemno zahtevnih tehničnih podvigov, in ker je bila pri tem uspešna, zdaj žanje rezultate s številnimi objavami v reviji Nature.

Kratki bliski iz daljave
Edini način za opazovanje dogajanja pri teh astronomskih dogodkih je preučevanje elektromagnetnega sevanja, ki ga oddaja. Umirajoča zvezda odda dva močna, ozko usmerjena zasija žarkov gama, ki trajata najmanj dolgo. Sledi mu zasij v drugih valovnih dolžinah, tudi svetlobni, ki je za odtenek dolgotrajnejši.

Vse skupaj traja le od nekaj sekund do nekaj minut, zato je hitrost odziva ključna. Znanstvena skupina, v kateri že deset let sodeluje tudi astrofizičarka z ljubljanske fakultete za matematiko in fiziko Andreja Gomboc, je s pomočjo napredka na instrumentih odzivnost izjemno pospešila.

Skupina je sestavila niz instrumentov, imenovanih RINGO, ki se avtomatizirano odzivajo na dogajanje na nebu. Teleskop Liverpool je robotiziran, zato se lahko izjemno hitro odzove na nebesno dogajanje. Ko do Zemlje dospe izbruh gamažarkov, ga najprej zazna in locira Nasin satelit Swift, ki podatke nemudoma posreduje Liverpoolu.

Ta se usmeri proti viru in zažene instalirani instrument, ki v realnem času meri polarizacijo svetlobe v zasiju izbruha. Kje je ključ uspeha? Tega se do zdaj ni še nihče resno lotil. Prevladovalo je prepričanje, da je izziv preveč tehnično zahteven in da je stopnjo polarizacije skoraj nemogoče izmeriti do mere, ki bi bila znanstveno povedna. Ekipa za teleskopom Liverpool se s tem ni strinjala.

Globalno urejena magnetna polja
Nase je opozorila z lansko objavo v reviji Nature, ki sta jo soustvarjala tako Gombočeva kot njen sodelavec na FMF-u Drejc Kopač. Prvič so zaznali visoko linearno polarizacijo svetlobe v zasiju. S tem so ugotovili, da v curku obstajajo globalno urejena magnetna polja, ki segajo vse do samega izvira, umirajoče zvezde. Če bi magnetna polja nastajala lokalno, v samem curku, potem bi bila naključno orientirana in polarizacija ne bi bila tako izrazita, kar 26-odstotna.
Uspeh Liverpoola navdih tudi za druge
Uspeh Gombočeva nadaljuje v drugi, ločeni raziskovalni skupini. Ta se je zbrala okoli Evropskega južnega observatorija v Čilu in se prav tako lotila polarizacije svetlobe. Kot poroča Portal v vesolje, je tokrat ključna cirkularna polarizacija. Tudi ta skupina je preboj objavila v reviji Nature.

Izmerili so kar 1.000-krat višjo stopnjo cirkularne polarizacije od pričakovane, kar je porušilo večino dozdajšnjih modelov o izbruhih gamažarkov - pravzaprav vse, ki se nanašajo na vedenje svetlobe v zasiju, na njen nastanek in pospeševanje elektronov v njej.

"Različne teorije o pospeševanju elektronov in sipanju svetlobe v zasiju predvidevajo različne stopnje linearne polarizacije. A vse so si enotne, da v vidnem delu spektra ne bi smelo biti nobene cirkularne polarizacije sploh," je za revijo Astronomy pojasnil soavtor raziskave, Klaas Wiersema z univerze v Leicesterju.

"Naši rezultati pričajo, da je isti mehanizem odgovoren za nedavne izbruhe in za tiste, ki so se zgodili v zgodnjih fazah razvoja vesolja. To je zelo pomemben podatek, saj so bili vsi bližnji izbruhi do zdaj precej šibkejši. Kaže pa na to, da se lastnosti masivnih zvezd, katerih smrt povzroči izbruh sevanja gama, z razvojem vesolja ne spreminjajo tako močno, kot smo misli do zdaj," je za Trombo pojasnila Gombočeva.

"To pomeni, da bomo morali naše predpostavke in modele o izbruhih gamažarkov prevetriti in povsem predelati," pa je za Science Daily dodal Peter Curran z univerze v Curtinu.

Odpira se torej kopica novih ugank - vprašanj je več kot odgovorov.

Kaj je polarizacija svetlobe?
Velika večina svetlobe ni polarizirana. To pomeni, da se fotoni v svetlobnem žarku vedejo kaotično in nepovezano, vsak niha po svoje. Polarizirana svetloba je bolj urejena, saj magnetno polje fotone v njej do določene mere "postroji". Če je polarizirana linearno, potem fotoni nihajo v enaki ali podobni ravnini, levo - desno, navzgor - navzdol. Če pa je polarizirana cirkularno, fotoni v njej krožijo na podoben način kot krožne stopnice v stolp.

Izbruhi gamažarkov se pogosto pojavljajo v katastrofičnih teorijah. Teoretično bi izjemno močan izbruh iz relativne kozmične bližine, ki bi bil usmerjen neposredno na Zemljo, lahko povzročil množično izumrtje. A možnost, da se to zgodi, ni omembe vredna.