2009.02.20. - Hi­he­tet­len ener­gi­á­jú gam­ma­vil­la­nás a ka­me­rák előtt

A NA­SA 2008. jú­ni­u­sá­ban fel­bo­csá­tott Fer­mi űr­ob­szer­va­tó­ri­u­má­nak mű­sze­rei 2008. szep­tem­ber 16-án a be­csült ki­bo­csá­tott ener­gi­át és az ese­mény hosszát te­kint­ve is re­kor­der gam­ma-ki­tö­rést de­tek­tál­tak.

A GRB 080916C ka­ta­ló­gus­jel­lel el­lá­tott ki­tö­rés (GRB, Gam­ma-Ray Burst) a dé­li Car­ina (Ha­jó­ge­rinc) csil­lag­kép­ben kö­vet­ke­zett be, s az ese­ményt a Fer­mi űr­ob­szer­va­tó­ri­um LAT (Lar­ge Area Te­lesc­ope) és GBM (Gam­ma-ray Burst Mo­ni­tor) mű­sze­rei is rög­zí­tet­tek. A GBM na­pon­ta át­lag­ban egy ki­tö­rést re­giszt­rál, mely­ről ér­te­sí­tést küld az üze­mel­te­tő cso­port ép­pen ak­kor ügye­le­tes tag­já­nak mo­bil­te­le­fon­já­ra. Eb­ből a szem­pont­ból az ese­mény ér­de­kes­sé­ge az, hogy ek­kor egy egye­te­mis­ta, Adam Gold­s­te­in volt az ügye­le­tes, aki­nek rá­adá­sul ez volt az el­ső nap­ja eb­ben a mun­ka­kör­ben. A kö­vet­ke­ző, a sze­mé­lyes mo­men­tu­mo­kon túl­mu­ta­tó ér­de­kes­ség a ki­tö­rés hossza, ami a GRB-k ese­té­ben ti­pi­kus­nak mond­ha­tó 2 má­sod­per­cet 700-szo­ro­san ha­lad­ta meg, az­az kö­rül­be­lül 23 per­cig tar­tott. A két mű­szer mé­ré­sei alap­ján a ki­tö­rés ele­jén ki­bo­csá­tott gam­ma-su­gár­zás ener­gi­á­ja a lát­ha­tó tar­to­mány­be­li­nek 5 mil­li­árd­szo­ro­sát is el­ér­te.

A Fer­mi űr­ob­szer­va­tó­ri­um LAT te­lesz­kóp­já­nak ész­le­lé­sei a ki­tö­rés előtt, köz­ben és utá­na. A pon­tok szí­nei a for­rá­sok ener­gi­á­ját kó­dol­ják: kék - kis­ener­gi­á­jú (< 100 MeV), zöld - kö­ze­pes ener­gi­á­jú (100 MeV - 1 GeV), vö­rös - nagy­ener­gi­á­jú (> 1 GeV). A Qu­ick­Time for­má­tu­mú ani­má­ció, mely­ből a ké­pek szár­maz­nak, in­nen tölt­he­tő le.
[NA­SA/DOE/Fer­mi LAT Col­la­bo­ra­ti­on]

A hosszú gam­ma­vil­la­ná­sok az Uni­ver­zum leg­na­gyobb ener­gi­á­jú ese­mé­nyei. Az el­kép­ze­lé­sek sze­rint ak­kor kö­vet­kez­nek be, ami­kor na­gyon nagy­tö­me­gű csil­la­gok mag­ja a nuk­le­á­ris üzem­anyag ki­fogy­tá­val fe­ke­te lyuk­ká ros­kad össze, mi­köz­ben anyag­ki­lö­vel­lé­se­ket (jet-ek) in­dít ki­fe­le. Ezek "át­lyu­kaszt­ják" a csil­lag szin­tén össze­om­ló kül­ső ré­te­ge­it, s kö­zel fény­se­bes­ség­gel tá­voz­nak a kör­nye­ző tér­be, ahol köl­csön­ha­tás­ba lép­nek a csil­lag­ról ko­ráb­ban csil­lag­szél for­má­já­ban el­tá­vo­zott anyag­gal. Az en­nek ered­mé­nye­ként ger­jesz­tő­dő gáz ún. utó­fényt (af­ter­glow) pro­du­kál, ami fo­lya­ma­to­san hal­vá­nyo­dik. A GRB-k de­tek­tá­lá­sa utá­ni leg­fon­to­sabb te­en­dő en­nek az utó­fény­nek a meg­fi­gye­lé­se, ugyan­is an­nak szín­ké­pé­ből kö­vet­kez­tet­ni le­het a for­rás tá­vol­sá­gá­ra, ami vi­szont el­en­ged­he­tet­len a ki­tö­rés köz­ben ki­bo­csá­tott ener­gia becs­lé­sé­hez. 32 órá­val az ese­mény után a Jo­chan Grei­ner (Max Planck Ins­ti­tu­te for Ext­ra­ter­rest­ri­al Phy­sics, Gar­ch­ing) ve­zet­te ku­ta­tó­cso­port­nak a 2,2 mé­te­res ESO/MPG (La Sil­la, Chi­le) te­lesz­kóp GROND (Gam­ma-Ray Burst Op­ti­cal/Near-Inf­ra­red De­tec­tor) mű­sze­ré­vel ez si­ke­rült is. A for­rás­nak az utó­fény spekt­ru­ma alap­ján be­csült tá­vol­sá­ga 12,2 mil­li­árd (!) fény­év­nek adó­dott.

A GRB 080916C hal­vá­nyu­ló utó­fé­nye a GROND fel­vé­te­lén.
[Jo­chen Grei­ner, GROND]

Ju­lie McE­nery (NA­SA God­dard Space Flight Cen­ter, Green­belt, Md) sze­rint a ki­tö­rés a tá­vol­ság­adat nél­kül is elég ér­de­kes volt, an­nak is­me­re­té­ben azon­ban csak szu­per­la­tí­vu­szok­ban le­het ró­la be­szél­ni. A ki­tö­rés so­rán ki­bo­csá­tott ener­gia 12,2 mil­li­árd fény­éves tá­vol­ság­gal be­csült ér­té­ke ugyan­is 9 ezer nor­mál szu­per­nó­va-rob­ba­nás ener­gi­á­já­val ér fel! An­nak el­le­né­re, hogy a mo­del­lek sze­rint az ener­gia­ki­bo­csá­tás nagy ré­sze a jet-ek­ben tör­té­nik, az össze­ha­son­lít­ha­tó­ság mi­att ezek­nél a becs­lé­sek­nél et­től el­te­kin­te­nek, s azt a (hely­te­len) fel­te­vést al­kal­maz­zák, hogy az ener­gi­a­ki­áram­lás min­den irány­ban ugyan­ak­ko­ra.

A Fer­mi-mé­ré­sek alap­ján és a tá­vol­ság is­me­re­té­ben a gam­ma-su­gár­zást ki­bo­csá­tó, a jet-ek­ben ki­áram­ló anyag se­bes­sé­ge is meg­be­csül­he­tő. A szá­mí­tá­sok sze­rint a gáz­cso­mók­nak a fény­se­bes­ség 99,9999 szá­za­lé­ká­val kel­lett ki­fe­le mo­zog­ni­uk, ami az ener­gia mel­lett szin­tén re­kord­nak szá­mít.

A hír ma­gyar vo­nat­ko­zá­sa, hogy a GROND mű­szer egyik épí­tő­je hon­fi­tár­sunk, Szo­koly P. Gyu­la, az EL­TE Fi­zi­kai In­té­ze­té­nek mun­ka­tár­sa.

Az ered­mé­nye­ket rész­le­te­ző szak­cikk a Sci­en­ce Exp­ress 2009. feb­ru­ár 19-i szá­má­ban je­lent meg.

For­rás:

• Sci­en­ce@NA­SA 2009.02.20.
• Spa­cef­light Now 2009.02.19.