Tudi zvezde imajo svoj življenjski krog. Rojevajo se, zažarijo, gorijo in umirajo. Nekatere odidejo relativno tiho, spet druge poskrbijo, da je njihov labodji spev težko spregledati. Še posebej takrat, ko se v le kakšni sekundi sprosti toliko energije, kolikor je bo naše Sonce oddalo v vseh 10 milijardah let obstoja.

To so izbruhi sevanja gama, najsvetlejši dogodki v našem vesolju po velikem poku. Tak izbruh v relativni bližini bi na Zemlji pustil opustošenje. K sreči se navadno ne dogajajo v naši soseščini. So odmev daljne preteklosti, večina izhaja iz časa (relativno) kmalu po velikem poku. Temu primerno so od nas oddaljeni in šibkejši in možnost, da bi nam škodovali, sploh ni omembe vredna.

Kljub neizmerni svetlosti jih je tako treba iskati z natančnimi teleskopi. Nad enim izmed takšnih teleskopov (Liverpool), ki se nahaja na Kanarskem otočju, bedi desetčlanska znanstvena ekipa. Pet Britancev, trije Slovenci in dva italijanska člana že skoraj 10 let premlevajo zapletena vprašanja glede teh izjemno kratkih dogodkov. Ker so izbruhi praktično nenapovedljivi in navadno trajajo le nekaj sekund, jih je težko preučevati.

Za razlago teh eksplozij in izbruhov imajo astrofiziki posledično na voljo le prgišče podatkov in zato lahko vsaka dodatna meritev potrdi ali ovrže na desetine možnih razlag stvarnosti. Drejc Kopač, Andreja Gomboc ter Jure Japelj z ljubljanske Fakultete za matematiko in fiziko so z objavo v mednarodni znanstveni publikaciji Nature poskrbeli za "najboljši vpogled v magnetna polja v samem osrčju izbruhov sevanja gama," pravi ameriška vesoljska agencija Nasa.

Za to so morali žrtvovati tudi nekaj spanca. V utečeni mednarodni skupini, v kateri se delo deli demokratično, vsak nekaj časa dežura. Če se izbruh pojavi ponoči, prejme SMS in bedi nad teleskopom, da vse meritve potekajo, kot je treba, je za MMC dejal Kopač.

Največji robotski teleskop na svetu
Zgodba se je začela pred približno desetimi leti, ko je Andreja Gomboc podoktorsko izpopolnjevanje opravljala na liverpoolski univerzi John Moores. Tam so skupaj zgradili največji robotski, torej samodejni teleskop na svetu z dvema metroma premera. Ko je lonček pristavila Nasa z lansiranjem satelita Swift, se je lahko začel preboj pri preučevanju izbruhov sevanja gama. Kaj pa to sploh je?

Sevanje gama, bratranec vidne svetlobe
Vidna svetloba je le majhen del širokega pojava, imenovanega elektromagnetno valovanje. Je le drobec spektra, pri čemer fotoni svetlobe nihajo z določeno frekvenco in valovno dolžino. Če je njihova valovna dolžina krajša ali daljša, jih ne vidimo več - jih pa zato lahko znanstveni instrumenti in dobijo drugačno ime. Če je valovna dolžina fotona precej krajša in precej hitreje niha na poti skozi prostor, pridemo do sevanja gama.

Zvezde in druga nebesna telesa različno sevajo energijo. Naše Sonce na primer oddaja elektromagnetno valovanje v različnih valovnih dolžinah in v vse smeri. Obstajajo pa nebesna telesa, ki svojo energijo oddajo natančno usmerjeno in v obliki sevanja gama.

Zmedeni Američani
Ti izbruhi so pred 47 leti, ko so jih po naključju odkrili, povzročili precej sivih las ameriški vojski. Bilo je obdobje hladne vojne, ko sta velesili sveta - ZDA in Sovjetska zveza - merili moči predvsem prek arzenala jedrskega orožja. Da bi odkrili, ali njihovi slovanski nasprotniki izvajajo jedrske poskuse, so v ZDA razvili poseben sistem satelitov Vela (jedrske eksplozije oddajo sevanje gama). Že kmalu po izstrelitvi satelita so ujeli številne tovrstne signale. Še več, ker so jih zaznali skoraj vsak teden, so se začudeno podali v podrobno analizo in šele pozneje ugotovili, da se novi in novi signali pojavljajo ne v Rusiji, temveč prihajajo z neba.

Desetletja napredka kratke sape
Skrivnostni kratki bliski so dolga desetletja begali znanstvenike in šele zadnje desetletje je prineslo res velik napredek. Kot je dejal Kopač, je bilo treba "pokopati" na desetine in stotine fizikalnih teoretičnih modelov, da so prišli do dveh najverjetnejših odgovorov.

Sedmina ob smrti zvezde
Po prvem scenariju se izbruh sevanja gama pojavi ob koncu življenja neke zelo masivne in hitro vrteče se zvezde, je za MMC pojasnila Gombočeva. Zvezda ostane brez goriva za reakcijo zlivanja jeder atomov, ki poganja to nebesno telo. Gravitacija zmaga, zvezda se sesede samo vase (verjetno v črno luknjo) in pri tem odda ogromno energije in snovi pri hitrosti blizu svetlobne.
Obstaja še drug način: dve nevtronski zvezdi (ali pa nevtronska zvezda in črna luknja v tesnem paru) se gibljeta okoli skupnega težišča. Po spirali se polagoma bližata in se spektakularno združita. Ta dva modela sta edina, pri katerih se v le nekaj sekundah ali celo manj sprosti dovolj energije, da se lahko pojasni izjemna svetlost izbruhov.

Ti se ne raztreščijo v vse smeri, temveč le v dve nasprotni smeri premice. Na Zemlji jih zaznamo okoli enega na dan, znanstveniki pa domnevajo, da so še precej pogostejši. Če namreč ne kažejo naravnosti proti Zemlji, jih ne moremo zaznati.

Atmosfera ščiti pred sevanjem gama
Naša atmosfera je dvorezen meč. Medtem ko prepušča vidno svetlobo, večino drugih valovnih dolžin (med drugim tudi do kože neprijazne ultravijolične žarke) filtrira.Sevanja gama torej ne moremo zaznati na trdnih tleh - temu je namenjen satelit Swift visoko nad atmosfero. Služi kot alarmna budilka, saj v tisti sekundi, ko zazna izbruh sevanja gama, določi položaj na nebu, od koder prihaja.
Za žarki gama začnejo dospevati druge valovne dolžine svetlobe, začenši z rentgensko. Z njeno pomočjo Swift določi koordinate izvora še natančneje ter jih sporoči na Zemljo, kjer se robotski teleskop Liverpool aktivira ter osredini na želeno točko, je pojasnila Andreja Gomboc.

Če je bilo še nedavno skoraj nemogoče opazovati izbruhe gama, jih takšna avtomatika razgali v novi luči. "Poanta je, da so ti izbruhi zelo kratki. Trajajo od nekaj sekund do nekaj sto sekund, redki kaj več," je dejala znanstvenica. "Hitreje ko ga začnemo opazovati, več izvemo o samem izbruhu, več izvemo o zvezdi, iz katere je nastal, o tem, kakšne so bile lastnosti eksplozije in podobno."

Zaznamo okoli 200 izbruhov letno
To je ogromen laboratorij na nebu, v katerem lahko preučujejo fizikalne zakone v razmerah, kakršnih na Zemlji nikoli ne bi mogli poustvariti, niti v velikem hadronskem trkalniku v Cernu. Ker je sistem alarmne budilke Swift ter robotskega teleskopa tako učinkovit, namesto nekaj preučevanih izbruhov na leto tako dobro premerijo skoraj 200 primerov letno. Dovolj za statistične raziskave, je zadovoljna profesorica.

Opazovanje izbruha v realnem času
Ko se je 8. marca 2012 nekaj zabliskalo v ozvedju Malega medveda, je raziskovalna skupina zadela v polno. Teleskop je začel opazovanja že štiri minute po začetku izbruha in drugače od starih metod ni naredil le enega, trenutnega posnetka, temveč je podatke zbiral v realnem času še naprej.

Zasij pove marsikaj
Takrat začnejo od izvora (zvezde v smrtnih krčih) v curku prihajati druge dolžine elektromagnetskega valovanja. Po gama in rentgenski svetlobi, ki jo zazna Swift, naposled Zemljina tla doseže zasij v nam vidni, optični svetlobi. Nanje stavijo v znanstveni skupini, saj dajo odgovor na vprašanje magnetnih polj v izvorni zvezdi. Človeštvo ne more v bližino eksplozije, da bi izmerilo tamkajšnje razmere, lahko pa prek točno določenih parametrov v zasiju sklepa marsikaj kot detektiv na kraju zločina.

Linearna polarizacija svetlobe
Znanstvena skupina je razvila poseben instrument, imenovan RINGO. Leta 2012 je RINGO2 lovil fotone iz Malega medveda ter določal njihovo linearno polarizacijo, je razlagal Kopač. Ko morje valuje, se ti valovi oblikujejo vertikalno: dno vala je nižje navzdol proti Zemljinemu središču, vrh vala pa navzgor proti nebu. Fotoni s takšno smerjo niso omejeni, nihajo lahko v vse smeri. Takšna je vsaj običajna svetloba: fotoni nihajo levo-desno, navzgor-navzdol ter še vse po vmesnih 180 stopinjah. Takšna svetloba je nepolarizirana.

Globalno urejeno magnetno polje
Če pa so vsi fotoni v curku svetlobe - ali pa pomemben delež - usmerjeni enako, znanstveniki vedo, da je prisotno globalno urejeno magnetno polje. In so ga našli. V analizi podatkov, ki jo je znotraj skupine vodil Kopač, so ugotovili, da je bila svetloba štiri minute po izbruhu 28-odstotno polarizirana in da je delež polarizacije skozi čas padal. Do zdaj česa takšnega še niso zaznali.
Zakaj pa je to pomembno? Ker iz tega lahko sklepajo, kaj se dogaja v izvorni zvezdi, je pojasnil raziskovalec. Model izbruha namreč še ni povsem natančno določen. "Nekateri modeli se opirajo ravno na to, da naj bi bil curek izbruha prepleten z zelo močnimi magnetnimi polji," je izjavil Kopač. Zdaj je čas za teoretike, da na podlagi podatkov iz teh opazovanj zgradijo nova pojasnila.

Članek v reviji Nature je svetovni srenji astrofizikov potrdil, da so bila 8. marca 2012 res prisotna globalno urejena magnetna polja, ki so segala od samega vira zvezde. Če bi magnetna polja nastajala lokalno, v samem curku, potem bi bila naključno orientirana in polarizacija ne bi bila tako izrazita. Poenostavljeno si lahko predstavljamo, da je instrument RINGO2 do podatkov prišel tako, da je pred visokohitrostno kamero namestil ozko režo. Če je foton valoval v smeri reže, potem je dospel do kamere, sicer ni.

Prihaja RINGO3
Meritev je po mnenju astronomov najpomembnejša v zadnjih 40 letih opazovanj izbruhov sevana gama. A skupina ne bo spala na lovorikah: pripravila je že novo različico instrumenta, RINGO3, ki bo hkrati zajemala svetlobo v različnih barvah. Ne bodo merili le splošne polarizacije svetlobe, temveč bo ta informacija razporejena še na tri različne barve, ter ugotovili, ali magnetna polja vplivajo na vse enako ali različno. Laiku podatek ne pove veliko, astrofiziku pa lahko - kot kriminalistu drobna sled DNK-ja na kraju zločina - lahko pove ogromno o tem, kaj se dogaja milijarde svetlobnih let stran.

3D-zemljevid Galaksije
Gombočeva, mati dveh otrok, ki poleg pedagoškega in raziskovalnega dela na fakulteti in v mednarodni skupini ureja še astronomski Portal v vesolje, ima pred seboj še en velik izziv: sodeluje pri projektu Gaia Evropske vesoljske agencije. Teleskop Gaia bo po načrtih v prihodnjih letih naredil najnatančnejši zemljevid naše domače galaksije do zdaj - in to v obliki 3D.

Ležati na tleh in gledati zvezde
Tako Gombočeva kot Kopač ob vsem tem ne pozabita na lepše plati vesolja. "Zelo fajn" se je odpeljati iz Ljubljane, na kraje, kjer je precej manj svetlobnega onesnaženja, opazovati utrinke in si kaj zaželeti, je dejala Gombočeva. "Tam imaš občutek, da imaš res globok pogled v vesolje. Vidiš Rimsko cesto, zelo gosto posejano z zvezdami, vse polno zvezd drugje, kjer jih nisi več vajen. Tako globoko in brezmejno se zdi," je dodala.

Ni treba veliko znati o vesolju, da si lahko navdušen nad nočnim nebom. Kdor pa je radoveden in vseeno želi izvedeti nekaj več, se lahko udeleži katerega od poljudnih javnih predavanj Sprehod skozi vesolje, ki ju pripravljata naša sogovornika s kolegi. Tako kot Portal skozi vesolje so vsa predavanja brezplačna, v duhu promocije astronomije in znanosti.

Finance se sušijo ...
Finančna kriza je udarila tudi po fiziki in astronomiji, pri tem Slovenija ni izjema. Vse težje je dobiti službo za nedoločen čas, 40-letni ljudje z doktoratom in družinami iz leta v leto podpisujejo nove začasne pogodbe, ki so odvisne od odobritve financiranja projektov. Marsikdo bi se rad ustalil, a živi v negotovosti, je težje plati raziskovalstva razkrivala Gombočeva.

... a "saj bo bolje"
Kljub temu lahko slovenski znanstveniki aktivno in uspešno doprinašajo k svetovni zakladnici znanja. Naša sogovornica je zadovoljna, dokler ima na voljo dovolj sredstev, da lahko potuje na znanstvene konference in je na tekočem z dogajanjem in odkritji, dokler ima vsakih nekaj let nov računalnik, s katerim izvaja analize in izračune. Ob pedagoškem delu ji za mednarodno konkurenčno raziskovanje zmanjkuje časa, a z nasmeškom napoveduje: "Saj bo bolje. V kakem letu ali dveh."