2015.07.10. - A legerősebb mágnesek hajtják az univerzum legnagyobb robbanásait

Az ESO távcsöveivel végzett megfigyelésekkel sikerült kapcsolat kimutatni egy hosszú ideig tartó gammavillanás és egy szokatlanul fényes szupernóva-robbanás között, ami új megvilágításba helyezheti az utóbbiak problémáját.

A gammavillanások (GRB-k) az univerzum legnagyobb robbanásaival kapcsolatos események. Csak a Föld körül keringő távcsövekkel detektálhatók, mivel nagyenergiájú sugárzásuk nem tud áthatolni a légkörön, később azonban a nagyobb hullámhosszúságú tartományokban már a földfelszínről, és természetesen más űrteleszkópokkal is megfigyelhetők. A GRB-k általában csak néhány másodpercesek, nagyon ritkán azonban órákon keresztül is tarthatnak. A "közönséges" hosszú gammavillanások 2 és 2000 másodperc közöttiek, de ismerünk négyet, amelyek hosszúsága 10.000 és 25.000 másodperc közötti, ezek az ultrahosszú GRB-k. Ilyet detektált 2011. december 9-én a Swift műhold. A GRB 111209A a valaha észlelt egyik leghosszabb és legfényesebb gammavillanás.

A kitörés utófényét az ESO La Silla Obszervatóriuma 2,2 méteres MPG/ESO távcsövének GROND és a La Paranal Obszervatórium VLT távcsöveinek X-shooter műszerével is vizsgálni kezdték. A megfigyelések szupernóva-robbanásra utaló egyértelmű jeleket is mutattak, ez később az SN 2011kl jelzést kapta. Ez az első eset, hogy kapcsolatot találtak egy szupernóva-robbanás és egy ultrahosszú gammavillanás között. (A normál hosszú GRB-k és a szupernóvák közötti kapcsolat lehetősége már 1998-ban felmerült az SN 1998bw esetében, amit a 2003-as GRB 030329 vizsgálata is megerősített.)

A kutatás vezetője, Jochen Greiner (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching) magyarázata szerint mivel néhány tízezer szupernóva-robbanás közül csak egyhez kapcsolódik hosszú gammavillanás, a felrobbanó csillagnak valamilyen szempontból különlegesnek kell lennie. Eddig azt gondolták, hogy ezek a GRB-k nagyon nagy, körülbelül 50 naptömegű csillagok robbanásának eredményei, és valójában egy fekete lyuk létrejöttét jelzik. A GRB 111209A után felfedezett SN 2011kl új észlelései azonban az ultrahosszú gammavillanások esetében változtatnak ezen a képen.

A nagytömegű csillagok összeomlására vonatkozó leginkább elfogadott forgatókönyv szerint a szupernóva-robbanás után hetekig tartó optikai és infravörös emisszió oka a robbanás során keletkezett 56-os tömegszámú nikkelizotóp radioaktív bomlása. (Az elképzelések szerint a GRB-t magát a kompakt magra zuhanó csillaganyag által indított relativisztikus kilövellések indukálják.) A GROND- és a VLT-megfigyelések azonban egyértelműen azt mutatták, hogy a GRB 111209A esetében nem ez a helyzet, ugyanis a nikkel GROND-adatok alapján számított mennyisége sokkal nagyobb, mint az X-shooter által észlelt erős ultraibolya emisszió alapján várható érték. A szupernóva szokatlanul nagy fényességének magyarázatára felmerült még a lökéshullám és a környező, a robbanás előtt ledobott anyag kölcsönhatása, illetve az, hogy a progenitor kék szuperóriás lehetett. A megfigyelések alapján azonban a kutatók mindkettőt elvetették.

Fantáziarajz egy magnetár által hajtott szupernóva-robbanásról és a vele kapcsolatos gammavillanásról. Az új eredmények szerint a GRB 111209A gammavillanás által követett szupernóva-robbanást nem radioaktív bomlás, hanem egy magnetár szupererős mágneses terének energiája hajtotta.
[ESO]

Az észlelési eredményekkel összeegyeztethető egyetlen lehetséges magyarázat az, hogy a nagyon fényes szupernóva-robbanás utáni ultrahosszú gammavillanást egy magnetár - nagyon gyorsan forgó neutroncsillag, amelynek mágneses tere sokkal erősebb egy közönséges neutroncsillagénál - "energetizálta". Úgy gondoljuk, hogy a magnetárok az univerzum legerősebb mágnesei. Greiner és munkatársainak elképzelése szerint a robbanás után azonnal gerjesztődött gammavillanás hossza és a szupernóva szokatlan fényessége nem függetlenek egymástól. A feltételezés az, hogy egy nagy tömegű csillag kollapszusakor keletkezett és azonnal működésbe is lépő magnetár mágneses tere jelentős plusz energiát juttatott a ledobódott és táguló anyagba, ezért lett a szupernóva szokatlanul fényes. Ez az első alkalom, hogy egy szupernóva, egy gammavillanás és egy magnetár kapcsolatára utaló jeleket találtak.

Az eredményeket részletező szakcikk a Nature magazinban jelent meg.

Forrás:

• eso1527 - Science Release