Wyobraźmy sobie dwa fotony. Jeden leci do nas na Ziemię ze Słońca, a drugi z błysku gamma jakiegoś pulsara. To foton i to foton, a jednak ten drugi ma oszałamiającą energię: bilion razy większą! Astronomia wysokich energii, czyli obserwowanie zjawisk takich jak promieniowanie gamma, to atrakcyjna i szybko się rozwijająca gałąź astronomii, która może przynieść ludzkości niesamowite odkrycia. W Radiu Naukowym opowiada o niej prof. Tomasz Bulik, dyrektor Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Warszawskiego oraz przewodniczący Komitetu Astronomii Polskiej Akademii Nauk.

Skąd się biorą tak wysokoenergetyczne fotony? – Musimy mieć kosmiczny akcelerator – wyjaśnia w skrócie prof. Bulik. Dość dobrze zaobserwowanymi akceleratorami są gwiazdy neutronowe: bardzo zwarte, rotujące, z silnym polem magnetycznym. – Te pola elektryczne są na tyle silne, że tam albo powstają pary elektron-pozyton, albo są elektrony wyrywane z powierzchni gwiazdy neutronowej i magnetosfera, czyli przestrzeń wokół gwiazdy neutronowej, wypełnia się cząstkami, które natrafiają na bardzo silne pola elektryczne, które z łatwością przyspieszają elektrony i pozytony do bardzo wysokich energii – opowiada astrofizyk. Bywa tak, że wysokoenergetyczne cząstki zderzają się z niskoenergetycznymi fotonami i przekazują im część swojej energii. Zdarzają się też kolizje proton-proton, prowadzące do rozpadu cząstek elementarnych i emisji fotonów. Superciekawa hipoteza egzotycznych cząstek mówi, że fotony gamma mogą powstawać w wyniku anihilacji ciemnej materii w centrach galaktyk.

Obserwacje wysokoenergetycznych zjawisk mogą przynieść rewolucyjne odkrycia. – W ramach tych badań podstawowych jest cały szeroki program zagadnień, które możemy rozwiązać. To jest pochodzenie ciemnej materii. Pochodzenie promieniowania kosmicznego. (…) Poszukiwanie pierwotnych czarnych dziur – wylicza prof. Bulik. Lepsze zrozumienie struktury czasoprzestrzeni pomogłoby też rozwinąć mechanikę kwantową. Obserwacje wciąż są dość pionierskie. – My jesteśmy mniej więcej na etapie Galileusza, jeśli chodzi o liczbę źródeł na niebie – półżartem, półserio mówi prof. Bulik. 

Ważnym (i niezmiernie jak na astrofizykę tanim w utrzymaniu!) ośrodkiem, który je prowadzi, jest Obserwatorium H.E.S.S. w Namibii. Jeszcze w tym roku mają się uruchomić pierwsze cztery teleskopy projektu CTA, Cherenkov Telescope Array. – To będzie obserwatorium, które będzie miało czułość dziesięciokrotnie większą niż to, co mamy dotychczas – zapowiada prof. Bulik. W ciągu najbliższych kilku lat możemy się spodziewać niezmiernie ciekawych odkryć. W odcinku usłyszycie też, jak wygląda życie badacza w Obserwatorium H.E.S.S. (jeździ się rowerami wśród antylop), jak astronomia wysokich energii pomaga szukać ciemnej materii w kosmosie i dlaczego badanie Wszechświata przypomina opisywanie słonia przez ślepców.