Az előzmények

A szakértők szerint az ilyen nagy volumenű robbanások akkor következnek be, amikor egy masszívabb – körülbelül öt-tíz naptömegű – csillag megsemmisül, és fekete lyukká alakul. Továbbá Gamma-kitörés megy végbe akkor is, ha meglehetősen sűrű csillagmaradványok, úgynevezett neutroncsillagok ütköznek; ilyenkor szintén fekete lyukak képződhetnek. 2019-ben egy kutatócsoport tőlünk "alig" egymilliárd fényévre lévő gamma-kitörést rögzített. Ezek a kitörések többnyire sokkal messzebb történnek, így a megfigyelés mindenképpen rendkívüli.

Egy felrobbant csillag áll az eddigi legnagyobb és a Földhöz legközelebbi gamma-kitörés mögött A csillagok összeomlása és a keletkező szupernóva-robbanás hatalmas energiájú gamma-kitöréseket eredményez, nemrég pedig közzétették a valaha észlelt Földhöz legközelebbi ilyen esemény részleteit.

Andrew Taylor, a DESY intézet (Deutsches Elektronen SYnchrotron) fizikusa, a Science tudományos magazinban megjelent tanulmány társszerzője szerint szó szerint legelöl foglaltak helyet, amikor a gamma-kitörés történt. Hozzátette:

Napokon át tartó fénylést és páratlan energiájú gamma-sugarakat azonosítottak.

A NASA űrteleszkópjai, a Fermi és a Swift 2019. augusztus huszonkilencedikén detektálták először a GRB 190829A nevű történést, amelynek forrása az Eridanus csillagképben volt. Az érzékelés pillanataiban a kutatók szinte azonnal öt földi gamma-teleszkópot, más néven nagy energiájú sztereoszkópikus rendszert (HESS) küldtek a robbanásra. A távcsövek három teljes éjen át, összesen tizenhárom órán keresztül vizsgálták a gamma-kitörést.

A hosszúnak számító obszerváció, illetve közelség miatt a szakemberek olyan nagy energiájú fotonokat is analizálhattak, amiket távolabbi kitöréseknél szinte lehetetlen lenne észrevenni. A vizsgálatok során ugyanakkor a csillagászok nem mindennapi dologra figyeltek fel: a röntgensugarak motívuma és a hatalmas energiájú gammasugarak átfedésére. A kutatók számára ez teljesen váratlan volt, mivel eddig úgy vélték, a két sugárzástípust eltérő csillagászati jelenségek idézik elő.

Érdekesség, hogy a csillagászoknak mostanáig csupán négy gamma-kitörést sikerült megfigyelni, a jövőben azonban ez remélhetőleg megváltozik, tekintve, hogy a vizsgálathoz alkalmazott tudományos eszközök egyre fejlettebbek. Így alaposabb megfigyeléseket tesznek lehetővé.

Vissza a jelenbe

Andrew Taylor szerint a gamma-kitöréseket a hatvanas évek vége felé kezdték megfigyelni az Egyesült Államok védelmi minisztériumának Vela nevű műholdjaival. A szatellitekkel eredetileg a szovjetek nukleáris kísérleteit akarták lefülelni, ám 1967-ben valami egészen mást sikerült megcsípniük: erőteljes gammasugarakat, amelyek az űr távoli régiójából érkeztek. A felfedezések egészen 1973-ig azonban titkosítva voltak,, csak ekkortól kezdődött meg a gammakitörések tudományos kutatása. Innentől viszont, ahogy a fizikus fogalmaz, töretlenül próbálják megismerni a gammasugarak természetét.

Az első felfedezések után aztán mindenféle teória érkezett a csillagászoktól arra vonatkozóan, hogy vajon honnan jön ez a sugárzás, illetve miből nyer energiát. Egyesek úgy vélték, hogy valahonnan a Naprendszer közeléből, míg mások
szerint jóval messzebbről. Annyi bizonyos volt, hogy az elméletek száma növekedett, a tényleges adatoké viszont nem.

A kocka 1997-ben fordult, amikor a holland–olasz építésű BeppoSAX műhold egy gamma-kitörés irányára állította a röntgenkameráját, és egy halványuló röntgensugárzást észlelt. Nem sokkal ezután pedig földi teleszkópok optikai fénylést is találtak. Azáltal, hogy a kutatók megismerhették a pontos helyzetet, most már a kitörés elhalványulása után is azonosítani lehetett egy halvány, nagyon távoli galaxist a kitörés helyén. Néhány héten belül a távolságról szóló hosszú vita véget ért: a gamma-kitörések extragalaktikus jelenségek, távoli, halvány galaxisokban.

Ez a felfedezés forradalmasította a kitörések vizsgálatát.

Sylvia Zhu, a DESY asztrofizikusa szerint korábban kizártnak tartották, hogy az univerzum bármely objektumából ekkora mennyiségű energia nyerhető annak robbanása közben. Hozzátette: a gammasugár ugyanannyi energiát bocsát ki, mint egy szupernóva, amely egy haldokló csillag felrobbanása során következik. Csakhogy, amíg utóbbi hetek alatt termeli meg ezt az energiát, addig a gamma-kitörés másodpercek vagy percek alatt történik. Másrészt a gammasugárzás csúcsfényessége százmilliárdszorosa lehet a Napénak, és milliárdokkal nagyobb, mint a legfényesebb szupernóváké.

Hogy mi lenne a Földdel, ha egy úgynevezett “hosszú” gamma-kitörés érné, Zhu szerint nem kérdés: a sugárzás valószínűleg roncsolná az ózonréteget, a Földre érkező tiszta ultraibolya sugárzás pedig tönkretenné a bolygó élővilágát. Hozzátette: ettől függetlenül a “rövid” – néhány másodperces – kitörések hatása sem elhanyagolható. Illetve az időtartamot kevésbé tartja fontosnak, mint a sugárzás mennyiségét. (A rövid gamma-kitöréseket két neutroncsillag vagy neutroncsillag és egy fekete lyuk karambolozása okozhatja.)

Az emberiség szerencséjére eddig csupán a galaxisunkról kívülről érkeztek gamma-kitörések, ha viszont egy ilyen baleset történne a Tejúton belül, annak a hatása katasztrofális lenne a földi életre nézve. A világvége forgatókönyve szinte ugyanaz lenne a rövid gamma-kitörésnél, mint a hosszúnál: az ózonréteg lebomlana, a káros és nagy mennyiségű ultraibolya sugárzástól semmi sem védené meg bolygónk élővilágát.

Felborulna az oxigén- és nitrogénatomok stabilitása, teljesen átalakulna a légkör.

Azt, hogy a Földet a múltban sújtotta-e százmillió éven belül hirtelen lecsapó nagy energiájú gamma-kitörés, nagyon nehéz megmondani. A kutatók még nem találtak gamma-kitöréses katasztrófát igazoló földtörténeti bizonyítékot. Ha minden jól megy, akkor 2023-ban több kérdésre is választ kaphatunk a HEGRA Cserenkov teleszkóp jóvoltából, ami alaposabban tanulmányozza majd a jelenséget.

Korábban elképesztő sugárzást mértek a Rák-ködben is

Még 2011-ben, a Smithsonian Intézet Whipple obszervatóriumában működő VERITAS-rendszer segítségével a szakemberek rendkívül nagy energiájú (egymilliárd elektronvoltot meghaladó) gammasugárzást mértek a Rák-ködből. Ez nagyobb energia, mint amekkorát becsléseik szerint lehetségesnek tartottak:

egymilliószor erősebb, mint a röntgensugár, és százmilliárdszor nagyobb a látható fény energiájánál.

Martin Schroedter, a Harvard-Smithsonian asztrofizikai központ kutatója, a tanulmány társszerzője szerint ha korábban bármely elméleti fizikust arról kérdeznek, hogy vajon létezhetnek-e ilyen energiájú gammasugár-impulzusok, szinte mindegyikük határozott nemmel válaszolt volna. Hozzátette: akkoriban nem volt olyan elmélet, amely számításba vette azt, amit találtak.

Egy hatalmas gammasugár-kitörés tavaly márciusban majdnem eltalálta a Földet A sugár neve GRB 200415A gamma-sugár-kitörés volt, és 2020 áprilisában haladt el a Mars mellett.  A Nemzetközi Űrállomás fedélzetéről és több műholdról is észlelték, de a felfedezés dicsősége a NASA Fermi gamma-sugár-űrteleszkópjáé, mivel ez érzékelte először.

A kutatás vezető szerzője, Nepomuk Otte, a Kaliforniai Egyetem asztrofizikusa szerint a Rák-köddel kapcsolatos felfedezések alapjaiban módosították a gammasugárzás természetével, képződésével kapcsolatos ismereteket. Noha a jelenséget többféleképpen magyarázhatják, a kutatók szerint további adatok szükségesek, hogy megértsék az impulzusok természetét.

A nagyon nagy energiájú kozmikus sugárzás észlelésére szolgáló VERITAS 2007-ben lépett működésbe: a rendszer egyfelől felrobbant csillagok maradványait, távoli galaxisokat, hatalmas gamma-kitöréseket hivatott detektálni, másfelől a rejtélyes sötét anyag felkutatására szolgál.

(Fotók: Getty Images Hungary, Wikimedia, Unsplash/Guillermo_Ferla)

További cikkek a témában:

Kiderült, hogy a Holdon elég nagy a sugárzás Ez pedig kellemetlen hír mindenkinek, aki huzamosabb időt szeretne ott eltölteni.

A valaha észlelt legnagyobb robbanás érte el a földet idén Egy távoli galaxisban olyan robbanást észleltek, amely néhány másodpercen belül annyi energiát bocsátott ki, mint Napunk a teljes élettartama alatt.

Az univerzum legerősebb robbanásai simán lepipálják a látható fényenergiát Két nemzetközi kutatócsoport hatalmas sikert tudhat magáénak, ugyanis a látható fénynél százmilliárdszor nagyobb energiájú gammasugarakat észleltek.