Magyar kutató a Nature-ben: gammakitörések gammasugárzás nélkül?

722

Az SN 2007gr jelű szupernóvát megfigyelő nemzetközi kutatócsoportot
Paragi Zsolt (Joint Institute for VLBI in Europe, JIVE, Hollandia)
vezette. Nekik sikerült először bizonyítékot találniuk rádiósugárzó
relativisztikus sebességű plazmanyalábokra (úgynevezett jetekre) egy Ic
típusú szupernóvában.

Működési élettartamuk végén a kellően nagy tömegű csillagok magja
gravitációsan összeroppan, külső rétegeik pedig robbanásszerűen
ledobódnak. Ilyenkor a szupernóvák rövid ideig hatalmas teljesítménnyel
sugároznak, s a távoli galaxisokban történő hirtelen felfénylést földi
teleszkópokkal is megfigyelhetjük. A 2007-ben felfedezett SN 2007gr a
látható fény tartományában mutatott fényességváltozása és színképe
alapján a szupernóvák Ic típusába tartozik, egy igen nagy tömegű csillag
végállapotát jelenti. A legtöbb szupernóva rádiósugárzása gyenge,
ráadásul gyorsan halványodik. A mostani jelenség megfigyelése
szempontjából fontos volt, hogy a robbanás szerencsére egy viszonylag
közeli galaxisban történt. Ezért a belőle érkező rádiósugárzás jól
detektálható volt. Másrészt a közelség miatt nagyobb esély volt a
tágulást kimutatni, még a rádiósugárzás végső elhalványodása előtt.

A tőlünk messze levő csillagok látszólagos mérete igen apró, ezért a
szupernóva-jelenség térbeli részleteinek megfigyeléséhez rendkívül jó
szögfelbontásra képes eszközre volna szükség. Ilyet nyújt a
csillagászoknak az egymástól távol levő rádiótávcsövek összehangolt
működésén alapuló VLBI (Very Long Baseline Interferometry, nagyon nagy
bázisvonalú interferometria) technika. Működésének alapelve, hogy az
akár több ezer kilométer távolságban elhelyezett antennákkal egyidőben
ugyanazt a rádióforrást figyelik meg az égen, utána pedig az adatokat
számítógéppel kombinálják. Így akkora felbontást lehet elérni, mint egy
olyan képzeletbeli teleszkóppal, amelynek az átmérője megegyezik az
antennarendszer elemei közti legnagyobb távolsággal.

A VLBI technika "hagyományos", az 1960-as évek vége óta működő
formájában nem igazán alkalmas a gyors munkára. Egyrészt a megfigyelések
megtervezése, megszervezése sok időt igényel. A távoli antennáknál mért
jeleket mágneses adathordozókra rögzítik és összegyűjtik. Csak jóval
később tudják visszajátszani a méréseket egy számítógépközpontban, ahol
utólag állítják elő az interferenciát. A váratlanul bekövetkező, gyors
lefutású égi jelenségek, mint a szupernóva-robbanások megfigyelése ezért
ezzel a módszerrel ha nem is teljesen lehetetlen, de nehezen
kivitelezhető. Ezen segít a legújabb, elektronikus VLBI-nek (e-VLBI)
nevezett technika. A módszer alkalmazásának egyik úttörője az Európai
VLBI Hálózat és a JIVE. Az e-VLBI esetén a mérések alatt a távoli
rádióantennák közvetlen, szélessávú összeköttetésben állnak az
adatfeldolgozó központtal. Így az interferenciát azonnal, valós időben
elő lehet állítani, s az eredmények is rövid időn belül megkaphatók. Az
e-VLBI megfigyelések összehangolása is sokkal szervezettebb, így a
hálózat könnyebben "hadra fogható" hirtelen felbukkanó égi célpontok esetén.

Az SN 2007gr első, 2007. szeptember 6-7-én végrehajtott e-VLBI
megfigyelésében részt vevő európai rádiótávcsövek és az adatfeldolgozó
központ (JIVE)

Az SN 2007gr esetében az e-VLBI segítségével sikerült a szupernóva
felfedezése utáni 22 napon belül elvégezni és értelmezni az első, nagy
felbontást nyújtó rádió-interferométeres megfigyeléseket. Kiderült, hogy
a szupernóva még mindig látható a rádiótartományban. Ezek után az
amerikai Green Bank rádiótávcső bevonásával további, még nagyobb
felbontást és érzékenységet biztosító mérések következtek. Mindezek
alapján világossá vált, hogy a szupernóva anyagának – pontosabban a
kirepülő anyag egy kis részének – a tágulási sebessége meghaladja a
fénysebesség felét is.

Eltekintve a rádiósugárzásától, az SN 2007gr egy teljesen szokványos Ic
típusú szupernóva volt. Az ilyenekről egy ideje sejtik, hogy
némelyikükben szimmetrikus, egymással átellenes irányban kirepülő,
keskeny nyalábok lehetnek. A mostani eredmények arra utalnak, hogy talán
minden ilyen szupernóvában létrejönnek a kétirányú jetek. A különbség
az, hogy a sebességük és energiájuk messze nem egyforma – miközben
magának a szupernóva-robbanásnak a teljes energiája többé-kevésbé jól
meghatározott. Ez jelentheti a kapcsolatot a még fényesebb, a legnagyobb
energiájú elektromágneses hullámhossz-tartományban is sugárzó
gammafelvillanásokkal – legalábbis egyik fajtájukkal. A jelenlegi
elképzelések szerint ugyanis a hosszú lefutású gammakitörések szintén
nagy tömegű csillagok összeomlása során keletkeznek.


Az SN 2007gr első e-VLBI detektálása (színes kép) és a két hónappal
később, az Európai VLBI Hálózat és a Green Bank-i rádiótávcső (USA)
részvételével készített kép (fekete kontúrvonalakkal). A két megfigyelés
közt eltelt idő elég volt ahhoz, hogy a szupernóva rádiósugárzása
pontszerűből kiterjedtté váljon. A távolság ismeretében a tágulás
sebességét is meg lehetett határozni, ami a fénysebesség 60%-ának adódott.

A fő különbség az Ib/c típusú szupernóvák és a gammakitörések közt az,
hogy míg az előbbiek inkább a látható fényben, addig az utóbbiak a
gamma- és röntgentartományban sugároznak a legnagyobb teljesítménnyel.
Arra eddig is voltak jelek, hogy a gammafelvillanások esetén olyan
jetekről lehet szó, amelyek hatalmas energiájukat a frissen kialakult
központi fekete lyukba vagy neutroncsillagba hulló anyagból nyerik.
Ráadásul a jetek a térben úgy helyezkednek el, hogy közel a
látóirányunkba mutatnak. Ezért látjuk sugárzásukat annyira felerősödni.
Egészen mostanáig ugyanakkor nem sikerült közvetlenül is kimutatni ilyen
objektumoknál a relativisztikus sebességű tágulást.

Az e-VLBI technika kifejlesztését az Európai VLBI Hálózatnál az EU 6.
kutatás-fejlesztési keretprogramja (EXPReS projekt) támogatta. Paragi
Zsolt részt vesz a kompakt extragalaktikus rádióforrások vizsgálatát
célzó itthoni OTKA kutatásokban is (K72515).

Kapcsolódó oldalak:

Hozzászólás

hozzászólás