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.