Imre
Egy gammakitörés utófényei
A NASA által indított HETE (High Energy Transient Explorer: Nagyenergiás Felvillanás Kutató) műhold mérései alapján sikerült az elektromágneses spektrum minden tartományában megtalálni egy gammakitörés nyomait. Egy-egy ilyen néhány másodpercig tartó kitörésben akkora energia szabadul fel, hogy maximális fényessége csak az Univerzum egészének fényességéhez mérhető. Az, hogy pontosan mi is játszódik le a robbanás helyszínén, mind a mai napig nem ismert.
A szóban forgó, GRB 010921 jelű kitörés a Lacerta csillagképben történt szeptember 21-én (ahogy az a jelölésből is kiolvasható), tőlünk mintegy 5 milliárd fényév távolságban. Ez viszonylag közelinek mondható, hiszen nem ritkák a tízmilliárd fényév távolságban végbemenő hasonló jelenségek sem. A kitörések helye az égen nem mutat semmilyen szabályszerűséget, és az igazán nagyok nem is ismétlődnek. Éppen ezért nehéz megmondani, hogy mi is okozza ezeket. További nehézségeket jelent, hogy a villanások gamma tartományban a legfeltűnőbbek, ebben a tartományban sugározzák ki energiájuk legnagyobb részét. Mivel jelenleg nincsenek olyan klasszikus értelemben vett távcsövek, amelyek ebben a tartományában működnének, meglehetősen nehéz pontosan meghatározni a jelenségek helyét. A problémát úgy oldják meg, hogy három, egymástól nagy, csillagászati egységben mérhető távolságban lévő műszer adatait hasonlítják össze. A három műszerből az egyik a Föld körül keringő HETE, amely műholdat kifejezetten erre a célra építették, a másik kettő pedig a NASA Naprendszer-kutató űrszondáin került elhelyezésre. A minél pontosabb helymeghatározás véget a HETE nem csak a gamma-sugárzást figyeli, hanem a nagyenergiájú röntgen-sugárzást is. Az elektromágneses spektrumnak ebben a részében már jelenleg is elég pontosan lehet irányt mérni.
Ha sikerül meghatározni egy felvillanás helyét, akkor az adott területet meg lehet figyelni a spektrum látható, röntgen és rádió tartományában működő berendezésekkel is. Ezek már sokkal több, és használhatóbb adatot tudnak szolgáltatni. A utófénylés látható tartománybeli megfigyeléséből például meg lehet állapítani az esemény bekövetkeztének pontos helyét, amiből következtetni lehet arra, hogy mekkora energia szabadult fel valójában. Nagy jelentőséggel bírhat a robbanás környezetének vizsgálata, amire jelenleg az optikai és rádiótávcsövek a legalkalmasabbak.
A GRB 010921 esetén a HETE, az olasz BeppoSAX röntgentávcső és az Ulysses űrszonda jelezte a felvillanást. A riasztást követő naptól a Palomar-hegyi 5 méteres távcső készített képeket és spektrumot a célterületről, amiknek az alapján sikerült meghatározni a vöröseltolódását. Valamivel később, október 17-én az Új-Mexikói VLA rádiótávcsővel is sikerült megtalálni a robbanás nyomait. Jelenleg nem ismert, hogy mi is okozza az ilyen nagymértékű energia-felszabadulást. Szerencsére csak kevés magyarázat lehetséges. Elképzelhető, hogy amit látunk az két neutroncsillag illetve fekete lyuk, vagy fekete lyuk és neutroncsillag ütközése, esetleg hipernóvák.
A hipernóvák, mint a nevük is mutatja, a szupernóvákhoz hasonló objektumok, azaz robbanó csillagok. Több fajtájuk is elképzelhető. Az egyik egy közönséges nagytömegű csillagból keletkezik, amely a robbanás során keletkező energiát nem gömbszimmetrikusan sugározza szét, hanem jól meghatározott irányokban. Ha ez az irány pont a Föld felé mutat, akkor egy szupernóva fényességének sokszorosát fogjuk látni, bár a felszabadult energia ugyanakkora. A hipernóvák másik változata már valóban hatalmas energiát sugároz ki. Amikor egy nagytömegű csillag felrobban, a robbanás után egy neutroncsillag marad vissza. Ha azonban a csillag tömege elér egy határt, akkor a keletkező neutroncsillag is összeomolhat, és fekete lyukká válhat. Az energiát ilyenkor a frissen kialakult fekete lyukba behulló, és a súrlódás miatt egyre forróbb anyag sugározza ki. Ha tovább növeljük a csillag tömegét, akkor egyre rövidebb ideig él az átmeneti neutroncsillag, míg végül már ki sem alakul. Közben a robbanás fénye egyre növekszik, majd egy bizonyos tömeg fölött csökkenni kezd. Az igazán nagy tömegű csillagok már robbanás nélkül érik el a végállapotot.
A szóban forgó, GRB 010921 jelű kitörés a Lacerta csillagképben történt szeptember 21-én (ahogy az a jelölésből is kiolvasható), tőlünk mintegy 5 milliárd fényév távolságban. Ez viszonylag közelinek mondható, hiszen nem ritkák a tízmilliárd fényév távolságban végbemenő hasonló jelenségek sem. A kitörések helye az égen nem mutat semmilyen szabályszerűséget, és az igazán nagyok nem is ismétlődnek. Éppen ezért nehéz megmondani, hogy mi is okozza ezeket. További nehézségeket jelent, hogy a villanások gamma tartományban a legfeltűnőbbek, ebben a tartományban sugározzák ki energiájuk legnagyobb részét. Mivel jelenleg nincsenek olyan klasszikus értelemben vett távcsövek, amelyek ebben a tartományában működnének, meglehetősen nehéz pontosan meghatározni a jelenségek helyét. A problémát úgy oldják meg, hogy három, egymástól nagy, csillagászati egységben mérhető távolságban lévő műszer adatait hasonlítják össze. A három műszerből az egyik a Föld körül keringő HETE, amely műholdat kifejezetten erre a célra építették, a másik kettő pedig a NASA Naprendszer-kutató űrszondáin került elhelyezésre. A minél pontosabb helymeghatározás véget a HETE nem csak a gamma-sugárzást figyeli, hanem a nagyenergiájú röntgen-sugárzást is. Az elektromágneses spektrumnak ebben a részében már jelenleg is elég pontosan lehet irányt mérni.
Ha sikerül meghatározni egy felvillanás helyét, akkor az adott területet meg lehet figyelni a spektrum látható, röntgen és rádió tartományában működő berendezésekkel is. Ezek már sokkal több, és használhatóbb adatot tudnak szolgáltatni. A utófénylés látható tartománybeli megfigyeléséből például meg lehet állapítani az esemény bekövetkeztének pontos helyét, amiből következtetni lehet arra, hogy mekkora energia szabadult fel valójában. Nagy jelentőséggel bírhat a robbanás környezetének vizsgálata, amire jelenleg az optikai és rádiótávcsövek a legalkalmasabbak.
A GRB 010921 esetén a HETE, az olasz BeppoSAX röntgentávcső és az Ulysses űrszonda jelezte a felvillanást. A riasztást követő naptól a Palomar-hegyi 5 méteres távcső készített képeket és spektrumot a célterületről, amiknek az alapján sikerült meghatározni a vöröseltolódását. Valamivel később, október 17-én az Új-Mexikói VLA rádiótávcsővel is sikerült megtalálni a robbanás nyomait. Jelenleg nem ismert, hogy mi is okozza az ilyen nagymértékű energia-felszabadulást. Szerencsére csak kevés magyarázat lehetséges. Elképzelhető, hogy amit látunk az két neutroncsillag illetve fekete lyuk, vagy fekete lyuk és neutroncsillag ütközése, esetleg hipernóvák.
A hipernóvák, mint a nevük is mutatja, a szupernóvákhoz hasonló objektumok, azaz robbanó csillagok. Több fajtájuk is elképzelhető. Az egyik egy közönséges nagytömegű csillagból keletkezik, amely a robbanás során keletkező energiát nem gömbszimmetrikusan sugározza szét, hanem jól meghatározott irányokban. Ha ez az irány pont a Föld felé mutat, akkor egy szupernóva fényességének sokszorosát fogjuk látni, bár a felszabadult energia ugyanakkora. A hipernóvák másik változata már valóban hatalmas energiát sugároz ki. Amikor egy nagytömegű csillag felrobban, a robbanás után egy neutroncsillag marad vissza. Ha azonban a csillag tömege elér egy határt, akkor a keletkező neutroncsillag is összeomolhat, és fekete lyukká válhat. Az energiát ilyenkor a frissen kialakult fekete lyukba behulló, és a súrlódás miatt egyre forróbb anyag sugározza ki. Ha tovább növeljük a csillag tömegét, akkor egyre rövidebb ideig él az átmeneti neutroncsillag, míg végül már ki sem alakul. Közben a robbanás fénye egyre növekszik, majd egy bizonyos tömeg fölött csökkenni kezd. Az igazán nagy tömegű csillagok már robbanás nélkül érik el a végállapotot.