mały|skaluj=1.2|Ilustracja obrazująca masywną gwiazdę zapadającą się do postaci czarnej dziury. Energia uwolniona w formie dżetów wzdłuż osi rotacji tworzy rozbłysk gamma mały|skaluj=1.2|Optyczna poświata po rozbłysku gamma GRB 990123 (jasna kropka w kwadracie, z prawej powiększenie) z 23 stycznia 1999. Rozmyta jasna plama widoczna nad błyskiem to jego galaktyka macierzysta Rozbłysk gamma (GRB, ) – pojawiające się izotropowo na sferze niebieskiej, mniej więcej raz na dobę i trwające od kilku milisekund aż do siedmiu godzin, nagłe wzrosty natężenia promieniowania gamma w niewielkim obszarze nieba. Są to najjaśniejsze źródła promieniowania elektromagnetycznego znane we Wszechświecie. Rozbłyskom towarzyszą również tzw. poświaty, w zakresie większych długości fal (promieniowanie rentgenowskie, ultrafioletowe, optyczne, podczerwone czy radiowe).

Ponieważ błyski nie wykazują śladów gromadzenia się w płaszczyźnie naszej Galaktyki, a ponadto w ich rozkładzie widoczne są efekty kosmologiczne, zatem pochodzenie ich jest pozagalaktyczne. Hipotezę tę, wysuniętą pod koniec lat 80. XX w. przez polskiego astrofizyka Bohdana Paczyńskiego, potwierdziły obserwacje wykonane przez detektor BATSE. Ponadto dla części błysków udało się zmierzyć przesunięcia ku czerwieni w widmach poświat optycznych, co również potwierdziło kosmologiczny charakter tych zjawisk. Ze względu na duży strumień energii, jaki dociera do Ziemi z tak wielkich odległości, błyski gamma zaliczane są do najjaśniejszych znanych źródeł promieniowania we Wszechświecie.

Źródła błysków gamma zlokalizowane są miliardy lat świetlnych od Ziemi. Oznacza to, że te eksplozje są bardzo energetyczne (typowy wybuch uwalnia w ciągu kilku sekund tyle energii, ile Słońce w ciągu całego swojego życia, czyli 10 miliardów lat) oraz bardzo rzadkie (kilka zdarzeń na jedną galaktykę na kilka milionów lat). Wszystkie zaobserwowane błyski gamma pochodzą spoza naszej galaktyki, chociaż zbliżona klasa obiektów powtarzalne źródła miękkich promieni gamma, jest kojarzona z magnetarami znajdującymi się w Drodze Mlecznej. Istnieją pewne obawy, że jeśli źródło błysku gamma z naszej Galaktyki byłoby skierowane w stronę Ziemi, mogłoby spowodować masowe wymieranie.

Większość zaobserwowanych rozbłysków gamma to strumień promieniowania, który uwalniany jest w wyniku wybuchu supernowej albo hipernowej wtedy kiedy szybko rotująca, masywna gwiazda zapada się tworząc gwiazdę neutronową, gwiazdę kwarkową albo czarną dziurę. Pewna podgrupa rozbłysków gamma (krótkie rozbłyski gamma) wydaje się powstawać w wyniku innego procesu. Mogą one być wynikiem koalescencji składników gwiazdy podwójnej składającej się z gwiazd neutronowych.

Historia odkrycia rozbłysków gamma Błyski gamma po raz pierwszy zostały zaobserwowane w roku 1967 przez amerykańskiego satelitę wojskowego Vela. Był to jeden z satelitów, którego zadaniem było śledzenie, czy przestrzegany był traktat o nieprzeprowadzaniu testów z bronią jądrową (z wyjątkiem podziemnych). Pierwszym podejrzeniem było, że promieniowanie gamma emitowane jest podczas tajnych prób z bronią jądrową, przeprowadzanych przez Związek Radziecki. Uczeni z Los Alamos Scientific Laboratory nie byli pewni, co powoduje te zdarzenia. Nie uznali ich za konieczne do natychmiastowej analizy. Po wystrzeleniu kolejnych satelitów Vela ze znacznie lepszą aparaturą zespół naukowców z Los Alamos nadal odbierał sygnały o rozbłyskach gamma. Poprzez analizę czasów rejestracji tych błysków na różnych satelitach byli w stanie określić ich przybliżone pochodzenie na niebie. Odrzucili oni hipotezę o pochodzeniu tych błysków z Ziemi oraz Układu Słonecznego. Detekcję błysków gamma odtajniono i wyniki prac opublikowano w 1973 roku w czasopiśmie „Astrophysical Journal” pod tytułem Observations of Gamma-Ray Bursts of Cosmic Origin.

mały|lewo|Położenie na niebie wszystkich błysków gamma zarejestrowanych przez satelitę BATSE. Rozkład położeń jest izotropowy, czyli bez wyraźnej koncentracji w płaszczyźnie dysku Drogi Mlecznej (poziomo wzdłuż środka obrazka), co wskazuje na pozagalaktyczne pochodzenie źródeł błysków gamma Obecnie astronomowie zajmujący się promieniami gamma starają się powiązać rozbłyski gamma ze znanymi źródłami promieniowania. Trudności obserwacyjne związane są z przypadkowością i krótkim czasem trwania tych rozbłysków, jak również słabą zdolnością rozdzielczą detektorów i niskim stosunkiem sygnału do szumu w zakresie wysokich energii. Duży postęp dokonał się po wystrzeleniu w 1991 r. satelity Compton Gamma Ray Observatory, na pokładzie którego znajdował się instrument BATSE (ang. Burst and Transient Source Explorer, BATSE) – bardzo czuły instrument do detekcji promieniowania gamma. Satelita ten pokazał izotropowy rozkład położeń błysków gamma, czyli nie zarejestrował żadnego znacznego wzrostu liczby błysków wzdłuż płaszczyzny galaktyki ani też w kierunku środka galaktyki. Brak takiego ułożenia rozbłysków gamma dostarczył bardzo mocnego dowodu na pozagalaktyczne pochodzenie błysków gamma.

Przez kilka dziesięcioleci po odkryciu błysków gamma uczeni starali się odkryć odpowiedniki błysków gamma w innych zakresach długości fal, ale pochodzących z dokładnie tych samych pozycji na niebie. Astronomowie brali pod uwagę wiele różnych klas obiektów jak białe karły, pulsary, supernowe, gromady gwiazdowe, kwazary, galaktyki Seyferta, oraz obiekty BL Lac. Poszukiwania okazały się bezowocne. Nawet dla błysków gamma, dla których pozycje były wyznaczone stosunkowo dokładnie, nadal była to zbyt mała rozdzielczość, aby udało się im przypisać odpowiedniki w innych pasmach promieniowania. To sugerowało, że pochodzenie błysków gamma jest albo od bardzo słabych obiektów (których było wiele w danym wycinku nieba), albo od bardzo odległych galaktyk. Zdano sobie sprawę z potrzeby zbudowania satelity o znacznie lepszych parametrach rozdzielczych oraz znacznie szybszej komunikacji. Przykładem takiego satelity następnej generacji jest BeppoSAX (patrz ramka obok).

mały|Włosko-holenderski satelita BeppoSAX, wystrzelony w kwietniu 1996 roku, dostarczył jako pierwszy precyzyjnej pozycji rozbłysków gamma, co umożliwiło przeprowadzenie obserwacji w innych zakresach fal promieniowania elektromagnetycznego, a przez to identyfikację źródeł błysków gamma

Poświata Kilka modeli powstawania błysków gamma zakładało, że po początkowym rozbłysku gamma musi być wolniej zmniejszająca się emisja na dłuższych długościach fal spowodowaną zderzaniem się wyrzuconej materii z gazem międzygwiazdowym. Taka zanikająca emisja nazywana jest poświatą. Poszukiwania zjawiska poświaty było początkowo bardzo trudne, zwłaszcza przez problemy obserwacyjne z określeniem dokładnej pozycji rozbłysku gamma zaraz po zarejestrowaniu zjawiska. Prawdziwego przełomu dokonał satelita BeppoSAX. W lutym 1997 zarejestrował on rozbłysk gamma (GRB 970228Nazwy rozbłysków gamma są nazywane w następujący sposób: pierwsze dwie cyfry oznaczają rok detekcji, kolejne dwie cyfry miesiąc oraz kolejne dwie cyfry dzień. Jeśli danego dnia zaobserwowane są więcej niż jeden rozbłysk dodawane są litery ‘A’, ‘B’ itd.) i kiedy detektor promieniowania X został nakierowany na miejsce na niebie, z którego został zarejestrowany rozbłysk gamma, wykrył on stopniowo malejącą emisję w promieniach X (z dokładnością do minut kątowych łuku). Natomiast teleskop William Herschel Telescope, w 20 godzin po rozbłysku, zarejestrował optyczną część pasma elektromagnetycznego z dokładnie tej samej lokalizacji. Kiedy rozbłysk gamma zupełnie osłabł możliwe było zarejestrowanie w paśmie optycznym bardzo słabej, a tym samej odległej, galaktyki w której ten rozbłysk miał miejsce.

Galaktyki, w których miały miejsce błyski gamma, przez kilka lat były zbyt słabo widoczne dla instrumentów i niemożliwe było określenie odległości do nich. Następnym krokiem milowym było zarejestrowanie przez satelitę BeppoSAX błysku GRB 970508. Ten rozbłysk został zlokalizowany na niebie zaledwie w 4 godziny. To umożliwiło przeprowadzenie dodatkowych obserwacji znacznie wcześniej niż w przypadku innych rozbłysków. Zmierzone widmo absorpcyjne pozwoliło na zmierzenie przesunięcia ku czerwieni (z = 0,835) dla tego obiektu. Jego odległość od Ziemi określono na 6 miliardów lat świetlnych. Było to pierwsze dokładne określenie odległości do rozbłysku gamma. Ponadto krótko po tym została zidentyfikowana galaktyka 970228, co ponad wszelką wątpliwość udowodniło, że błyski gamma zdarzają się w niezwykle odległych galaktykach. To zakończyło wszelkie spory na temat kosmologicznych odległości do tych zjawisk. Następnego roku zarejestrowano rozbłysk gamma GRB 980425, po którym zarejestrowano również wybuch supernowej (SN 1998bw). To pokazało, że te dwa zjawiska są ze sobą połączone oraz że rozbłyski gamma są dodatkowo połączone ze śmiercią bardzo masywnych gwiazd.

Dalszy postęp obserwacyjny thumb|Satelita Swift wystrzelony przez NASA w listopadzie 2004 Satelita BeppoSAX funkcjonował do 2002 roku, natomiast CGRO (z instrumentem BATSE) do roku 2000. Rozwój nauki jaki dokonał się poprzez badanie rozbłysków gamma spowodował, że powstały kolejne misje ściśle zaprojektowane do badania tych zjawisk. Pierwszą taką misją była HETE-2. Satelita został wystrzelony w 2000 roku i funkcjonował przez 6 lat. Był źródłem licznych odkryć w dziedzinie rozbłysków gamma. Inną wyjątkowo udaną misją jest satelita Swift wystrzelony w 2004 roku i w roku 2014 funkcjonujący nadal. Ten ostatni satelita wyposażony został w bardzo precyzyjny instrument do detekcji promieniowania gamma. Ponadto posiada detektor promieniowania X oraz optyczny, co umożliwia mu nakierowanie się na źródło rozbłysku gammy automatycznie oraz w bardzo krótkim czasie. To umożliwia bardzo dokładne badanie poświaty powstałej po rozbłysku gamma.

W 2008 roku wystrzelony został satelita Fermi z zainstalowanym na pokładzie detektorem Gamma-Ray Burst Monitor, który zdolny jest do rejestrowania średnio kilkuset rozbłysków gamma w ciągu roku. Niektóre z tych najbardziej energetycznych rozbłysków gamma możliwe są do obserwacji poprzez detektor Large Area Telescope. Tymczasem na powierzchni Ziemi część teleskopów optycznych zostało przebudowanych w taki sposób, aby móc automatycznie oraz bardzo szybko nakierować się na źródła błysków gamma publikowanych przez Gamma-ray Burst Coordinates Network. Dzięki temu możliwe jest uzyskiwanie danych w paśmie optycznym w niemal kilka sekund po pojawieniu się informacji o rozbłysku – czasem nawet wtedy, kiedy rozbłysk gamma się jeszcze nie zakończył.

Klasyfikacja mały|lewo|Przykłady kilku krzywych zmian blasku rozbłysków gamma Rozbłyski gamma dzielą się na dwie zasadnicze grupy: błyski długie, trwające od dwóch do kilkuset sekund, a nawet dłużej, oraz błyski krótkie, trwające mniej niż 2 sekundy. Błyski długie charakteryzują się bardziej miękkimi widmami (są zdominowane przez fotony o niższych energiach) niż błyski krótkie. Wydaje się, że klasy te różnią się mechanizmem wybuchu.

Wiele zjawisk astrofizycznych ma stosunkowo prostą i spójną zmianę jasności krzywych zmian blasku, np. nowa czy supernowa. Jednak w przypadku rozbłysków gamma ich krzywe zmian blasku są bardzo różnorodne i złożone. Nie ma w zasadzie dwóch identycznych przypadków. Różnią się one pomiędzy sobą całym szeregiem właściwości: długością emisji (od milisekund do dziesiątek minut), mogą posiadać jedno maksimum (pik) albo kilka, poszczególne maksima mogą być symetryczne albo z szybko rosnącą jasnością i powolnym spadkiem. Niektóre błyski mają zdarzenie poprzedzające, które objawia się słabym wzrostem jasności, po czym po (nawet) kilku minutach braku aktywności następuje dopiero prawdziwy rozbłysk gamma. Niektóre krzywe zmian blasków błysków gamma są tak chaotyczne i skomplikowane, że trudno jest nawet wyodrębnić jakiekolwiek schematy.