Napínavý výzkumu s laserem Gemini. Kredit: CLF.

Gama záblesky, neboli GRB (z anglického Gamma ray bursts) jsou skutečně ultimátní exploze ve vzdáleném vesmíru, během nichž se uvolní naprosto ohromující množství energie v podobě gama záření. Naši astrofyzici tyto jevy pozorují jako mohutné bliknutí v oblasti gama záření. Gama záblesky jsou zatím nejvíce zářivé jevy, jaké jsme ve vesmíru objevili.

Gianluca Sarri. Kredit: Queen's University Belfast.

Gama záblesky mohou být různě dlouhé. Krátké GRB trvají maximálně 2 sekundy. V 70 procentech případů jde ale o dlouhé GRB, které jsou, jak název napovídá, delší. V extrémních případech se objevují ultra-dlouhé GRB, které trvají déle než 10 tisíce sekund. Gama záblesky bývají doprovázeny zpravidla několikadenním dosvitem (afterglow) v oblasti rentgenového, ultrafialového nebo i viditelného záření.

Gama záblesky jsou skutečně extrémní a otřesou celým vesmírem. Přesto nám stále není jasné, jak vlastně takový jev (anebo jevy) vlastně fungují. Krátké GRB by mohly být důsledkem splynutí dvou neutronových hvězd, splynutí neutronové hvězdy a černé díry, zhroucení neutronové hvězdy anebo třeba vypaření primordiální černé díry, pokud vůbec existují. Dlouhé GRB by zase mohly doprovázet zhroucení extrémně masivních hvězd s nízkou metalicitou do černé díry. Nebo do magnetaru. Někteří lidé si myslí, že GRB záblesky jsou naléhavé vzkazy cizích civilizací. Pro astrofyziky jsou gama záblesky každopádně velice lákavé a rádi by zjistili, jak to s nimi vlastně je. Je to ale dost těžké, protože trvají vždy jen krátce a přilétají z velice vzdálených míst ve vesmíru.

Dosvit objektu po gama záblesku. Kredit: NASA/JPL-Caltech/P. Garnavich (Notre Dame).

Mohl by nám v případě gama záblesků pomoci experiment? Zní to šíleně, protože nemáme po ruce mnoho extrémně masivních hvězd, které bychom nechali gravitačně zhroutit. Gianluca Sarri Queen's University Belfast v Severním Irsku a jeho tým ale vymysleli postup, jak si vyrobit takový miniaturní gama záblesk relativně bezpečně v laboratoři. Vycházeli přitom z teorií, podle nichž některé gama záblesky vznikají v astrofyzikálních výtryscích hmoty. Jejich výzkum publikoval prestižní časopis Physical Review Letters.

Laserový systém Gemini. Kredit: CLF.

Co je potřeba k výrobě kapesní verze gama záblesku? Chce to pořádný laser. Sarri se svým týmem nedávno uspěl s vytvořením malé repliky gama záblesku pomocí jednoho z nejvýkonnějších laserů na Zemi, dvoupaprskového petawattového laseru Gemini ze zařízení Central Laser Facility (CLF) v britské laboratoři Rutherford Appleton Laboratory. Jeho paprsek je tak intenzivní, jako kdybychom vzali veškerou energii od Slunce, která dopadne na Zemi, a soustředili ji do paprsku o tloušťce lidského vlasu. Takový je typický záblesk laseru Gemini, kterými Sarri a spol. pálili do připraveného terče s komplexní strukturou. Po zásazích terče vznikaly miniaturní ultra rychlé a husté výtrysky hmoty, které by měly být podobné těm, při nichž se tvoří gama záblesky ve vesmíru.

Gama záblesk. Kredit: NASA/Swift/Cruz deWilde.

Badatelům se povedlo zmenšit jevy, které se v reálu táhnout do vzdáleností desítek tisíc let, na velikost pár milimetrů. A díky tomu mohli poprvé v historii pozorovat některé z klíčových fenoménů, které hrají klíčovou roli při vzniku GRB záblesků. Sarri s kolegy například detekovali magnetická pole, která kolem sebe vytvořily vzniklé výtrysky hmoty. Tato hmota se skládala prakticky jen z elektronů a pozitronů, což jí dává pozoruhodné vlastnosti, které fyzici mohou při podobných příležitostech prozkoumat.

Výsledky pozoruhodného experimentu podle Sarriho potvrzují některé z hlavních teoretických předpovědí, které se týkají fenoménů v astrofyzikálních výtryscích hmoty. Vše nasvědčuje tomu, že naše modely, jimiž se snažíme vysvětlit gama záblesky, jsou na správné cestě. To je dobrá zpráva nejen pro astrofyziky, ale i pro nadšence z programu SETI a podobných, kteří pátrají po vzkazech kosmických civilizací. Pokud by totiž doopravdy existovaly nějaké civilizace, které vysílají do vesmíru gama signály, tak nejprve musíme spolehlivě pochopit a odfiltrovat všechny přirozené gama jevy, včetně gama záblesků.

Literatura
Conversation 15. 1. 2018, Physical Review Letters 119: 185002.