Повече от 15 години трите най-големи гама-астрономични експеримента в света HESS (в планините на Намибия), MAGIC (на вулканичен връх на остров Ла Палма, Канарски острови) и VERITAS (в пустинята на Аризона) търсят свидетелство за много високо енергетично електромагнитно излъчване (над 1 Тераелектронволт) от космични гама-избухвания.

Институтът за ядрени изследвания и ядрена енергетика (ИЯИЯЕ) на БАН участва активно от 2005 г. в колаборацията MAGIC. Тя е създадена с цел изучаване на космичното гама-лъчение чрез построяване, развитие и опериране на комплекс от два Черенковски телескопа, и обединява около 170 учени от 12 страни.

Избухванията на гама-лъчи са най-ярките след Големия взрив кратки електромагнитни космически експлозии, които ежедневно се появяват на небето в непредсказуемо място и време. Те са регистрирани за пръв път през 1967 г. oт американски сателити VELA, чиято задача е била наблюдение над ядрените опити на Съветския съюз. Предполагало се е, че регистрираните кратки потоци от гама-лъчи са резултат от тайни ядрени изпитания на съветските физици и наблюденията са били засекретени. През 1973 г., след многогодишни изследвания, учени от лабораторията Los Alamos декларират пред световната научна общност откритието на неизвестно космическо явление “избухване на гама-лъчи”. Поради неговата необяснимост то е обявено за “мистерията на Вселената”.

Въпреки, че избухванията на гама-лъчи са открити преди половин век, до момента не е ясен произходът на явлението. Предполага се, че те са резултат от колапса на масивни звезди или от сливането на неутронни звезди в далечни галактики. Избухванията на гама-лъчи започват с първоначална, много ярка светкавица, наречена бърза емисия, с продължителност от части от секунда до стотици секунди, последвана от продължително лъчение в широк електромагнитен спектър, наречено “послесветене”.

След петнадест години постоянно търсене, на 14 януари 2019 г. телескопите MAGIC успяват да регистрират, за пръв път в света, Избухване на гама-лъчи съпроводено с излъчване на електромагнитни кванти в областта на най-високите енергии (тераелектронволт, 1012 еВ). Откритието е направено след насочване на телескопите към областта на избухването, по сигнал от сателити, регистриращи фотони с ниски енергии. В течение на половин час експериментът успява да регистрира около 1000 гама-кванти с енергия над 1012 еВ. Така MAGIC добавя нов космически посланик към “мултисигналната” (multimessanger) астрофизика на гама експлозиите – тераелектронволтни фотони.

Учените от ИЯИЯЕ проф. П. Темников, доц. Г. Манева, гл. ас. М. Макариев и физик М. Минев са част от международния колектив на MAGIC, автор на откритието. Участието на българските учени в експеримента е подкрепено от Министерство на образованието и науката чрез проекта “CTA-MAGIC” на програмата Национална пътна карта за научна инфраструктура.

Откритието на тераелектронволтни фотони от космическо гама-избухване е публикувано в две статии в списание “Nature”:

  1. Acciari, V. A. … Makariev, M., Maneva, G., Minev, M., Temnikov, P., et al. “Teraelectronvolt emission from the γ-ray burst GRB 190114C”, Nature ,v. 575, pages455–458 (2019)
  2. Acciari, V. A. … Makariev, M., Maneva, G., Minev, M., Temnikov, P., et al. “Observation of inverse Compton emission from a long γ-ray burst”, Nature, v. 575, pages459–463 (2019)