Gammavillanás közel fénysebességgel

611

A gammavillanások (gamma-ray bursts, GRB-k) távoli galaxisokban
bekövetkező nagyenergiájú robbanások, melyek egzotikus csillagok életének
utolsó mozzanatát jelzik. Két típusát különböztetik meg, az egyik az
ún. hosszú, a másik a rövid felvillanás. Az előbbi nagyon nagy tömegű
csillagok pusztulásához (hipernóva-robbanás), utóbbi pedig kettős fekete
lyukak vagy neutroncsillagok összeolvadásához kapcsolódik. Legtöbb GRB olyan fényes, hogy luminozitása egy rövid időre az
Univerzum összes galaxisával is vetekedhet – a tündöklés azonban legfeljebb néhány
percig, de inkább csak másodpercekig tart. A csillagászok már régóta
tudják, hogy ilyen óriási teljesítmény eléréséhez a robbanás után a
kidobódó anyagnak közel fénysebességgel kell tágulnia, de ezt még soha nem sikerült konkrét mérések modellezésével meghatározni.

Mivel a Föld légköre a gammasugárzás számára nem átlátszó, ezért a
szemmel nem is érzékelhető felvillanásokat mesterséges holdakra
telepített eszközökkel fedezték fel. A robbanás során kidobó anyag
azonban a környező gázba ütközve, s azt gerjesztve olyan ún.
utánfénylést hoz létre, ami már az optikai és az infravörös
tartományban is megfigyelhető, ráadásul a felvillanást követően még
több héten keresztül, s így földi teleszkópokkal is észlelhető. Ezen
fokozatosan halványuló utánfénylés detektálására kisméretű
robotteleszkópokból álló hálózatot hoztak létre, melynek egyik eleme a
chilei 60 centiméteres REM (Rapid Eye Mount) teleszkóp. 2006. április
18-án és június 7-én a Swift űrteleszkóp két fényes gammavillanást
detektált, melyek a vöröseltolódásuk alapján 9,3, illetve 11,5 milliárd
fényévre voltak tőlünk. A műhold a források adatait néhány másodpercen
belül továbbította a Földre, ahol a REM teleszkóp automatikusan
elkezdte észlelni infravörös tartományban a két felvillanás
utánfénylését, a luminozitás időbeli változását. A távcső kis méretét nagyon jól ellensúlyozza
az, hogy rendkívül gyorsan pozícionálható, így 39, illetve 41
másodperccel a riasztások után, azaz kellően korai fázisban el is
kezdhették a monitorozást.

Az ESO La Silla-n működő 60 cm-es REM (Rapid Eye Mount) robotteleszkópja, melynek fő feladata a gammavillanások utánfénylésének detektálása. (P. Aniol, ESO)

Mindkét esemény során az utánfénylés intenzitása kezdetben növekedett,
elért egy maximumot, majd elkezdett csökkenni, azaz a GRB-k esetében
szokásos rendet követte. Az intenzitásmaximum azonban csak kevés
esetben figyelhető meg, általában csak a leszálló ág csíphető el. Ha
sikerül észlelni a maximumot is, akkor annak alapján direkt méréssel
meghatározható a robbanás miatt szétrepülő anyag tágulási sebessége is,
ami nagyon fontos tényező a felvillanások természetének tisztázásában.
Ez mindkét esetben nagyon közel volt a fénysebességhez, elérte annak
99,9997 százalékát. A speciális relativitás elméletében egy külön
számot használunk az ilyen nagy sebességek jellemzésére, ez az ún.
Lorentz-faktor. A fénysebességnél sokkal lassabban mozgó objektumok
Lorentz-faktora 1 körüli, míg ezen két GRB-re ez a tényező
eléri a 400-at – azaz mindkét jelenség rendkívül erősen relativisztikus "tűzgömböt" váltott ki.

A 2006. június 7-én detektált gammavillanás REM által felvett fénygörbéje. A vörös pontok a közeli infravörös H sávban mért intenzitásértékek, míg a kék vonal az illesztett görbe, melynek alapján meghatározható a intenzitásmaximum helye, ennek birtokában pedig a kidobódó anyag sebessége. (ESO)

Forrás: ESO-PR-26/07

Hozzászólás

hozzászólás