2022. október 9-én a keringő Swift Obszervatórium először rögzítette a szokatlanul fényes GRB 221009A gamma-kitörést.
A következő hónapokban a kutatók világszerte elemezték a gamma-sugárzás forrását, hogy feltárják a szokatlan csillagászati esemény részleteit, és megtalálják a forrását.
A GRB 221009A gamma-kitörés helye a Tejútrendszer hátterében. Kép: a NASA Goddard Űrrepülési Központja
Mi az a gammasugár-kitörés?
Gamma-kitörés (GRB)az asztrofizikusok rövid távú gamma-sugárzásnak nevezik azt a fotonáramot, amelynek hullámhossza rendkívül rövid (2⋅10-10 m-nél kisebb) és nagy energiájú. Az ilyen csillagászati események hatalmas mennyiségű energia felszabadulását jelentik, és általában távoli galaxisokban rögzítik. A gamma-kitörés az egyik legfényesebb esemény az Univerzumban.
A kutatók viszonylag gamma-kitöréseket fedeztek felnemrég: a múlt század 60-as éveiben. 1963-ban a NASA pályára állította a Vela katonai műholdat, amely neutron-, röntgen- és gamma-detektorokkal volt felszerelve. Azt kellett volna felügyelnie, hogy a Szovjetunió és más országok betartják-e a nukleáris kísérleti tilalmat. A műhold műszerei nem nukleáris kísérleteket észleltek, de véletlenül a mélyűrből kiáramló gammasugárzás kitöréseit fedezték fel.
A kutatók a gamma-kitörések két típusát különböztetik meg,amelyek időtartama különbözik: rövid és hosszú. Az első kategóriába azok a villanások tartoznak, amelyek néhány milliszekundumtól két másodpercig tartanak. Úgy gondolják, hogy egy ilyen esemény forrása két neutroncsillag egyesülése egy kilonova kialakulásával vagy egy neutroncsillag elnyelése egy fekete lyuk által.
A második típus a hosszú gamma-kitörések.Néhány másodperctől néhány percig tarthatnak. A fő hipotézis azt sugallja, hogy a gamma-sugarak hosszú kitörései szupernóva-robbanással járnak: a csillagok fejlődésének utolsó szakasza, amelyek tömege legalább 10-szer nagyobb, mint a Napé. De 2022-ben a Gemini obszervatórium asztrofizikusai egy kilonova felfedezéséről számoltak be, amely a neutroncsillagok egyesülése után keletkezett az egy évvel korábban rögzített GRB 211211A hosszú gamma-kitörés helyén.
Animált kép egy hosszú gamma-kitörésről, amely egy hatalmas csillag összeomlásához kapcsolódik. Animáció: a NASA Goddard Space Flight Center
Mi a szokatlan a GRB 221009A gamma-kitörésben?
A GRB 221009A gamma-kitörése tovább tartottöt perc. Ez azt jelenti, hogy hosszú kitörésekhez tartozik, és valószínűleg egy hatalmas csillag magjának fekete lyukká való összeomlásával és szupernóva-robbanással hozható összefüggésbe. Meglepő módon a gamma-kitörés első megfigyelése óta eltelt idő alatt a kutatóknak nem sikerült megerősíteniük a szupernóva kialakulását a robbanás helyén, és nem sikerült alternatív sugárforrást találniuk.
Ráadásul a csobbanás olyan fényes volt, hogyelvakította a legtöbb kozmikus gammasugár-detektort, így nem tudták közvetlenül rögzíteni a sugárzás tényleges intenzitását. A kutatók a Fermi Teleszkóp és a Cone Gamma Ray Spectrometer által gyűjtött adatok alapján rekonstruálták ezeket az információkat. Az elemzés kimutatta, hogy a GRB 221009A 70-szer fényesebb volt, mint bármely más megfigyelt gammasugár-kitörés.
A GRB 221009A és a négy korábban rögzített legerősebb gammasugár-kitörés összehasonlítása. Kép: a NASA Goddard Űrrepülési Központja és Adam Goldstein (USRA)
A projekt asztrofizikusai által végzett számításokatAz Európai Űrügynökség (ESA) "Integrálja" azt mutatja, hogy amíg a robbanás tartott, körülbelül egy gigawatt teljesítmény esett a Föld légkörének felső rétegeibe. Ez egyenértékű egy földi erőmű teljesítményével. Az esemény olyan fényes volt, hogy még ma is látható a hosszabb hullámhosszú utófény, az utófény.
7000-es minta elemzéseA Fermi és Cone által rögzített GRB-k azt mutatják, hogy az ilyen nagyméretű GRB-k gyakrabban fordulnak elő, mint 10 000 évente. "A GRB 221009A valószínűleg a legfényesebb röntgen- és gammasugárzás volt az emberi civilizáció hajnala óta" - mondta Eric Burns, a Baton Rouge-i Louisiana Állami Egyetem kutatója.
A GRB 221009A utófénye, amelyet a Hubble teleszkóp rögzített. Kép: NASA, ESA, CSA, STScI, A. Levan (Radboud Egyetem); Képfeldolgozás: Gladys Kober
Mit tanultak az asztrofizikusok?
A gamma-kitörés történetének jobb rekonstrukciója érdekében a kutatók olyan műszereket használtak, amelyek különféle hullámhosszú elektromágneses sugárzást észleltek, a rádióhullámoktól a gammasugárzásig.
Az első tudományos eredmények megmutatják, hogyanA röntgensugarak megvilágították a porfelhőket a Tejútrendszerben, ahogy terjedtek. A kutatók számításai szerint a sugárzás körülbelül 1,9 milliárd évig haladt az intergalaktikus téren, mielőtt behatolt volna galaxisunkba. Körülbelül 60 ezer évvel ezelőtt ütközött az első porfelhővel a Tejútrendszer "szélén", az utolsóval pedig körülbelül ezer évvel ezelőtt.
Minden alkalommal, amikor a röntgensugarak ütközteka porfelhővel szétszórták a sugárzás egy részét, és koncentrikus gyűrűket hoztak létre, amelyek kifelé tágulni látszottak. Az ESA XMM-Newton űrröntgenteleszkóp a gamma-kitörés után néhány napig megfigyelte ezeket a gyűrűket. A közeli felhők alkották a legnagyobb gyűrűket, pusztán azért, mert perspektívában nagyobbnak tűnnek – magyarázzák a tudósok.
A GRB 221009A porgyűrűi röntgenteleszkóppal figyelhetők meg. Kép: ESA/XMM-Newton/M. Rigoselli (INAF)
Utazás a Tejútrendszeren keresztül, röntgenszekvenciálisan megvilágította galaxisunk 20 porfelhőjét. A sugárzáselemzés segített kiszámítani a távolságot, és elemezni az alkotó részecskéik tulajdonságait.
Az évek során a kutatók számos javaslatot tetteka porszemek tulajdonságait leíró különféle elméletek. A kutatók ezeket a mintákat az összegyűjtött adatokra helyezték. Azt találták, hogy a megfigyelésekhez leginkább az a modell felel meg, amely azt sugallja, hogy a részecskék elsősorban grafitból, a szén kristályos formájából állnak.
Titokzatos forrás
A nagy mennyiségű összegyűjtött adat ellenéretovábbra is rejtély, hogy pontosan mi okozta az ilyen erős gamma-kitörést. Mivel a fő változat a hosszú gamma-kitöréseket szupernóva-robbanással kapcsolja össze, a kutatók James Webb és Hubble űrteleszkópok segítségével keresték a jövőbeli köd kezdetét. De egyik teleszkóp sem talált semmit az állítólagos robbanás helyén.
Az egyik lehetséges ok azA gamma-kitörés az égbolt azon részén jelent meg, amely csak néhány fokkal van a Tejútrendszer síkja felett, ahol a vastag porfelhők nagymértékben eltakarhatják a beeső fényt. Ha igen, talán további megfigyelések segítenek megtalálni a szupernóva maradványait.
A hosszú fő összetevőinek illusztrációjagamma-kitörés, a leggyakoribb típus. Egy hatalmas csillag magja (balra) összeomlott, fekete lyukat képezve, amely a csillag anyagán keresztül szinte fénysebességgel haladó részecskeáramot küld az űrbe. Az emisszió a teljes spektrumban az újszülött fekete lyuk közelében fellépő forró ionizált gázból, a sugárban gyorsan mozgó gázhéjak ütközéséből (belső lökéshullámok), valamint a sugár elülső széléből ered, amikor az elsöprő, és kölcsönhatásba lép a környezetével. (külső sokk). Kép: a NASA Goddard Űrrepülési Központja
Egy alternatív hipotézis azt sugallja, hogy a csillagolyan hatalmas volt, hogy a kezdeti robbanás után azonnal fekete lyukat képezett, amely elnyelte az összes anyagot, amely egyébként gázfelhőt alkotna.
Az asztrofizikusok továbbra is kutatnak a maradványok utánfelrobbanó csillag. A kutatók most olyan nehéz elemek nyomait keresik, mint például az arany, amelyek feltehetően egy hatalmas csillag magjának összeomlásával kapcsolatos erőteljes robbanások során keletkeztek.
A kutatók azt is megjegyzik, hogy valószínűA gamma-kitörés szokatlan ereje annak köszönhető, hogy a fekete lyuk kialakulása során kilökődő energiasugár (jet) közvetlenül a Föld felé irányult. Az ilyen robbanásból származó fény utófényének és polarizációjának elemzése segít többet megtudni a fúvókák keletkezésének módjáról.
Olvass tovább:
A biológusok felfedezik, hogy a rákos sejtek hogyan kerülik ki az immunrendszert
A kvantumfizika kulcselmélete végre bebizonyosodott. Fő
Megnevezett termékek, amelyek megvédik az agyat a demenciától, és mikor kell őket használni
A borítón: gamma-kitörés művészi illusztrációja. Kép: NASA/Swift/Cruz deWilde