Ikke kun for at finde planeter:Exoplanet-jægeren TESS-teleskop opdager lyse gammastråler

NASA har en lang tradition for uventede opdagelser, og rumprogrammets TESS-mission er ikke anderledes. SMU-astrofysiker og hendes team har opdaget et særligt lyst gammastråleudbrud ved hjælp af et NASA-teleskop designet til at finde exoplaneter - dem, der forekommer uden for vores solsystem - især dem, der muligvis kan understøtte liv.

Det er første gang, der er fundet et gammastråleudbrud på denne måde.

Gammastråleudbrud er de lyseste eksplosioner i universet, typisk forbundet med sammenbruddet af en massiv stjerne og fødslen af ​​et sort hul. De kan producere lige så meget radioaktiv energi, som solen vil frigive i løbet af hele dens 10 milliarder år lange eksistens.

Krista Lynne Smith, en assisterende professor i fysik ved Southern Methodist University, og hendes team bekræftede eksplosionen - kaldet GRB 191016A - skete den 16. oktober og fastslog også dens placering og varighed. En undersøgelse af opdagelsen er blevet offentliggjort i The Astrophysical Journal .

"Vores resultater viser, at dette TESS-teleskop ikke kun er nyttigt til at finde nye planeter, men også for højenergiastrofysik, sagde Smith, der har specialiseret sig i at bruge satellitter som TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) til at studere supermassive sorte huller og gas, der omgiver dem. Sådanne undersøgelser kaster lys over stoffets adfærd i den dybt skæve rumtid omkring sorte huller og de processer, hvorved sorte huller udsender kraftige jetfly ind i deres værtsgalakser.

Smith beregnede, at GRB 191016A havde en topstørrelse på 15,1, hvilket betyder at det var 10, 000 gange svagere end de svageste stjerner, vi kan se med de blotte øjne.

Det lyder måske ret dunkelt, men svagheden har at gøre med, hvor langt væk udbruddet opstod. Det anslås, at lyset fra GRB 191016A's galakse havde rejst 11,7 milliarder år, før det blev synligt i TESS-teleskopet.

De fleste gammastråleudbrud er svagere - tættere på 160, 000 gange svagere end de svageste stjerner.

Udbruddet nåede sin højeste lysstyrke engang mellem 1, 000 og 2, 600 sekunder, forsvandt derefter gradvist, indtil den faldt under TESS's evne til at detektere den omkring 7000 sekunder efter, at den først gik i gang.

Hvordan SMU og et hold af exoplanetspecialister bekræftede eksplosionen

Dette gammastråleudbrud blev først opdaget af en NASAs satellit kaldet Swift-BAT, som blev bygget til at finde disse udbrud. Men fordi GRB 191016A fandt sted for tæt på månen, Swift-BAT kunne ikke foretage den nødvendige opfølgning, den ville normalt skulle lære mere om det før timer senere.

NASAs TESS så tilfældigvis på den samme del af himlen. Det var rent held da TESS retter sin opmærksomhed mod en ny stribe af himlen hver måned.

Mens exoplanetforskere på en jordbase for TESS kunne fortælle med det samme, at der var sket et gammastråleudbrud, det ville tage måneder, før de fik nogen data fra TESS-satellitten på den. Men da deres fokus var på nye planeter, disse forskere spurgte, om der var andre forskere ved en TESS-konference i Sydney, Australien var interesseret i at grave mere på eksplosionen.

Smith var en af ​​de få højenergi-astrofysikspecialister der på det tidspunkt og meldte sig hurtigt som frivillig.

"TESS-satellitten har et stort potentiale for højenergiapplikationer, og dette var et for godt eksempel til at gå glip af, " sagde hun. Højenergiastrofysik studerer opførsel af stof og energi i ekstreme miljøer, herunder områderne omkring sorte huller, kraftige relativistiske jetfly, og eksplosioner som gammastråleudbrud.

TESS er et optisk teleskop, der opsamler lyskurver på alt i dets synsfelt, hver halve time. Lyskurver er en graf over lysintensiteten af ​​et himmellegeme eller et område som en funktion af tiden. Smith analyserede tre af disse lyskurver for at kunne bestemme, hvor lyst udbruddet var.

Hun brugte også data fra jordbaserede observatorier og Swift gamma-ray-satellitten til at bestemme udbruddets afstand og andre kvaliteter ved det.

"Fordi udbruddet nåede sin maksimale lysstyrke senere og havde en maksimal lysstyrke, der var højere end de fleste udbrud, det gjorde det muligt for TESS-teleskopet at foretage flere observationer, før udbruddet falmede under teleskopets detektionsgrænse, " sagde Smith. "Vi har leveret den eneste rumbaserede optiske opfølgning på dette exceptionelle udbrud."