Az eddigi legnagyobb erejű gamma-kitörés

A különleges eseményt, amely a GRB 221009A megjelölést kapta, a felfedezést követően igen kis idővel sikerült alaposabban is megvizsgálni a chilei óriásteleszkóppal, számolt be a NOIRLab. A gamma-kitörések (GRB) a legnagyobb energiájú és legfényesebb robbanások, amelyeket észlelhetünk, egyetlen másodperce alatt a Nap teljes élettartamának megfelelő energia szabadul fel bennük.

A most vizsgált kitörést NASA műholdak, mint pl. a Fermi Gamma Űrteleszkóp vagy a SWIFT műhold észlelték 2022. október 9-én röntgen- és gamma-tartományban, majd a 2,4 milliárd fényév távolságban történt eseményt október 14-én már földi óriásteleszkóppal is sikerült megvizsgálni.

Az óriásteleszkópok megfigyelési kampányait évekre előre gondosan megtervezik és betáblázzák, azzal a céllal, hogy az ehhez hasonló hirtelen felbukkanó fontos objektumokat, eseményeket is megfigyelhetők legyenek, fenntartanak egy-egy rövid időablakot, amikor a tervektől eltérő eseményt be lehet iktatni a többi megfigyelés közé. Most is erre került sor a Gemini Déli Obszervatórium 8,1 méteres, chilei távcsöve jóvoltából. Két csillagászcsoport is együttműködött a Gemini személyzetével, hogy minél hamarabb megfigyelhessék a hatalmas kitörés utóéletét. Az úgynevezett utófénylés abból adódik, hogy a kitöréskor kilépő nyalábok összeütköznek a környező anyaggal és különleges lökéshullámfront jön létre.

E két csoport számára október 14-én kora reggel sikerült beiktatni az észleléseket, elsőként a FLAMINGOS-2 közeli-infravörös spektrográffal, majd a GMOS spektrográffal, és mindkét kutatócsoport megkapta már a kinyert adatokat.

„A GRB 221009A kivételesen hosszú gamma-kitörés volt, ez a valaha megfigyelt legfényesebb GRB, és az utófénylése is minden rekordot megdöntött. Mivel a kitörés elképesztően nagy energiájú, és viszonylag közeli is volt, ezért úgy gondoljuk, olyan eseménnyel találkoztunk, amely évszázadonként egyszer fordul elő. Így a fekete lyukak kialakulásával kapcsolatos legfontosabb kérdésektől a sötét anyagra vonatkozó modellek teszteléséig számos lehetőséget nyitott meg előttünk az esemény” – mondta Brendan O’Connor, az egyik csillagászcsoport vezetője. A megfigyelésekből a kiváló szakembereknek s a kiváló adatszűrő szoftvereknek köszönhetően gyorsan elkészült a bemutatott kép.

„A Gemini műszereinek és személyzetének gyors reagálása az obszervatórium alapvető jellemzője, és ez a távcsöveinket a rövid idejű eseményeket tanulmányozó csillagászok számára fontos eszközzé teszi” – mondta el Janice Lee, az obszervatórium tudományos vezetője.

Az eddigi adatelemzésekből a szakemberek úgy vélik, a GRB egy, a Napunknál sokszorta nagyobb csillag összeroskadásából jöhetett létre, ez egy hatalmas szupernóva-robbanásban fekete lyuk születését eredményezte, tőlünk 2,4 milliárd fényév távolságban.

Az 1990-es évek óta a gamma-kitöréseket detektáló teleszkópok adatait átvizsgálva a másik kutatócsoport vezetője, Jillian Rastinejad elmondta, ez a valaha látott legfényesebb GRB. „A Gemini sokszínű és érzékeny műszerparkja lehetővé teszi, hogy a GRB 221009A optikai tartományú megfelelőjét a földi teleszkópokkal, az általánosan elérhető időnél sokkal tovább megfigyelhessük. Ez pedig segít majd megérteni, mitől is vált ez a gamma-kitörés egyedülállóan fényessé és erőssé.”

Amikor a csillagok összeroskadásával fekete lyukak alakulnak ki, rendkívüli erősségű részecskenyalábok születnek, amelyek sebessége a fénysebességhez közeli értéket érhet el. Amikor e részecskék a csillag anyagmaradékát áttörik, röntgen és gamma tartományú sugárzás képződik. Amennyiben e nyalábok a Föld irányába mutatnak, akkor észlelhetjük őket felvillanó röntgen-, ill. gammakitörésként.

A SWIFT ultraibolya / optikai tartományú teleszkóp felvételeiből készült animáció. A NASA szakembereinek becslése a saját űrteleszkópjainak megfigyelései alapján a GRB távolsága 1,9 milliárd fényév.

Forrás: NASA/Swift/B. Cenko

A mostanihoz hasonló erejű gamma-kitörésre lehet, hogy évtizedekig vagy évszázadokig várnunk kell, ám e mostani esemény még mindig alakul. A GRB 221009A kapcsán például megfigyeltek a földi ionoszférában a hosszúhullámú rádióadásokban észlelt zavarokat. A kínai LHAASO obszervatóriuma, amely kimondottan a gamma- és kozmikus-sugarak hatására a légkörben kialakuló részecskekaszkádokat megfigyelő műszer Tibetben, észlelte azokat a rendkívül nagy energiájú (18 TeV) fotonokat, amelyek, egyelőre nem világos, mi módon, de túlélték a Földig tartó 2,4 milliárd éves utazást.

Ez a gamma-kitörés, mivel viszonylag közel volt a bolygónkhoz, rendkívüli lehetőségeket rejt abban is, hogy kiderítsük, a vasnál nehezebb elemek kialakulása kizárólag neutroncsillagok összeolvadásához, vagy esetleg a GRB-t kiváltó csillag-összeomlásokhoz is köthető-e. A Gemini Obszervatórium megfigyelései lehetővé teszik, hogy e nehéz elemek nyomait is kimazsolázzák a szakemberek az adatok összességéből.