2013.04.19. - Újfajta csillaghalálra utal az új típusú gammavillanás

Angol kutatók szerint az először 2010 karácsonyán detektált új típusú, nagyon nagy energiájú, több órán át tartó gammavillánás nem kompakt objektumokkal, hanem nagytömegű szuperóriás csillagok pusztulásával kapcsolatos.

Az első, órákon át tartó gammavillanást 2010 karácsonyán detektálták, a forrás távolságát azonban akkor nem sikerült meghatározni, így azt sem lehetett tisztázni, hogy mi okozta a jelenséget, melynek hossza messze felülmúlta a korábbi, legfeljebb egy perc alatt lezajló gammavillanások időtartamát. Magyarázatként két lehetőség merült fel. Az egyik szerint az esemény a Tejútrendszerben történt, és egy szétszakadt aszteroida neutroncsillagba hulló darabjai okozták. A másik szerint egy 3,5 milliárd fényévre (vöröseltolódása: z = 0,33) lévő galaxisban bekövetkezett szupernóva-robbanásról van szó.

Andrew Levan (University of Warwick) és munkatársai azóta további hasonló eseményeket is detektáltak, illetve az északi Gemini teleszkóp adatai alapján kimutatták, hogy a 2010 karácsonyi robbanás sokkal messzebb történt, mint azt a két idézett teória állította, távolsága mintegy 7 milliárd fényév (z = 0,847) volt. Ezen adat birtokában Levan és kollégái egy új elméletet vázoltak fel a jelenség magyarázatára. Szerintük ezt a fajta gammavillanást egy szuperóriás, a Napnál 20-szor nagyobb tömegű csillag okozta, melynek átmérője a fejlődése vége felé elérte a Napénak ezerszeresét, azaz körülbelül 1,5 milliárd kilométert. Levanék azt gondolják, hogy a 2010 karácsonyi és még két másik, hasonló kataklizma ultrahosszú időtartama egyszerűen a szupernóva-robbanást elszenvedő csillag nagy méretének köszönhető.

Fantáziarajz gammavillanást produkáló objektumokról. A kék csillag a sztenderd hosszú gammavillanás progenitora, egy Wolf-Rayet csillag, melynek tömege a Napénak 10-20-szorosa, sugara azonban összemérhető központi égitestünkével. Az előtérben látható csillag az ultrahosszú gammavillanás vélt szülőobjektuma, melynek tömege a Napénak szintén mintegy 20-szorosa, mérete azonban ezerszer nagyobb. Mindkét esetben jet-ek okozzák a gammavillanást, a szuperóriás csillag azonban sokkal hosszabb élettartamú kifúvásokat generál.
[Mark A. Garlick, University of Warwick]

A sztenderd gammavillanások egyik, két másodpercnél rövidebb ideig tartó típusáról azt gondoljuk, hogy azokat viszonylag kicsi és sűrű objektumok okozzák - az elképzelések szerint neutroncsillagok összeolvadásáról van szó -, így méretük miatt a kataklizma másodpercnél rövidebb idő alatt ki tud terjedni az egész csillagra. A másik, szintén csak néhány másodpercig tartó, de az előzőtől való megkülönböztetés szándékával a terminológiában hosszúnak titulált típusról az az általánosan elfogadott nézet, hogy Wolf-Rayet csillagok okozzák, amikor fejlődésük végén a magjuk fekete lyukká roskad. A fekete lyukba azonban a csillag külső részeinek nem minden anyaga hullik be, ennek egy része két ellentétes irányú kifúvás (jet) formájában megmenekül, a detektált gamma sugárzás ezektől származik. A jet-eknek nagyon gyorsan, közel fénysebességgel kell kidobódniuk - különben nem kerülhetnék el a fekete lyukat -, ez az oka, hogy a jelenség ebben az esetben is csak pár másodpercig tart.

Az új, órákon keresztül tartó gammavillanások esetében arról lehet szó, hogy - szintén a méret okán - itt sokkal tovább tart, míg a robbanás a csillag egész anyagára kiterjed. A kutatócsoport egyik tagja, Nial Tanvir (University of Leicester) szerint az explózió hajtóerejét itt is egy, a csillag magjában kialakult fekete lyuk szolgáltathatja. Az ilyen körülmények között behulló anyag tulajdonságainak részletes előrejelzése ugyanakkor nagyon nehéz, és elméleti szempontból nézve robbanás egyáltalán nem is várható, ennek ellenére - szintén Tanvir szavaival - a természet valahogyan megtalálta annak módját, hogy a legkülönfélébb csillagok hasonlóan drámai és "erőszakos" módon fejezzék be életüket.

Az eredményeket részletező előadás a GRB 2013 szimpóziumon hangzott Nashville-ben.

Forrás:

• ScienceDaily 2013.04.16.