Rekordfényes gammavillanas titkát kutatják

A gammakitörések az Univerzumban észlelhető legnagyobb energiakibocsátással járó folyamatok. Kutatásuk a rendkívül nagy tömegű csillagok halálakor lejátszódó folyamatok, illetve a már létrejött neutroncsillagok és fekete lyukak kölcsönhatásainak megértése miatt fontos, írja a Magyar Csillagászati Egyesület híroldala.

A GRB 041219A jelzésű esemény felvillanása 2004. december 19-én érkezett meg a Föld térségébe, ahol a bolygónk körül keringő Integral műhold detektálta. Az ESA (European Space Agency, Európai Űrügynökség) által üzemeltetett, a gammasugárzás tartományában működő szonda az esemény teljes lefutásáról sikeresen rögzített adatokat. Az adatok elemzésével nyilvánvalóvá vált, hogy az összesen 500 másodpercig tartó robbanás rendkívüli fényességet ért el, így valószínűleg az elmúlt években megfigyelt legnagyobb energiájú gammavillanást sikerült észlelni (pontos távolságát nem ismerve ez természetesen csak becslés). Látszó fényességét jól jellemzi, hogy a valaha észlelt gammakitörések legfényesebb 1 százalékába tartozott, azaz minden 100 gammakitörésből 99 halványabb volt.

A detektoroknak kedvező nagy intenzitás lehetővé tette a sugárzás polarizáltságának vizsgálatát is. (A polarizáció síkja az a sík, amelyben a sugárzás hullámai rezegnek. Polarizációs szemüvegünk is csak egy viszonylag szűk síkban rezgő fényt enged át, az eltérő síkban rezgő fényhullámok döntő többségét nem engedi át). Az eredmények szerint a gammasugarak igen nagy mértékben polarizáltak voltak, de a polarizáltság erősségét és irányát tekintve is nagyfokú változások voltak észlelhetők.

A megfigyelt GRB (Gamma Ray Burst, gammakitörés, gammavillanás) kiváltó oka egy rendkívül gyorsan mozgó anyagsugár (jet), amit a központi tartományban lejátszódó igen heves folyamatok gyorsítottak fel. A közel fénysebességgel mozgó anyagtömeg felgyorsításához szükséges elképzelhetetlenül nagy energiát esetleg egy éppen fekete lyukká összeroppanó csillag magja szolgáltatta. Az észlelt polarizáció pedig közvetlen kapcsolatban áll a jet mágneses terével is, így a polarizáció vizsgálata segíthet megérteni azt is, hogy pontosan milyen folyamatok zajlottak le a központi tartományokban. Utóbbira vonatkozóan többféle modell is elképzelhető.

Mi történt?

Az első forgatókönyv szerint a jet a központi tartományban már korábban is létező mágneses mező egy részét szállítja ki a külső térbe. Másik elgondolás szerint magában a jetben, már távol a központtól jön létre a mágneses tér. A harmadik, extrém elképzelés szerint maga a jet nem is tartalmaz anyagot, pusztán a mágneses energia terjed kifelé. A negyedik modell szerint pedig az irányított gázsugár egy már jelen lévő, nagy kiterjedésű, sugárzó mezővel hat kölcsön.

Az első három modell mindegyikében a polarizáció a szinkrotronsugárzás néven ismert jelenség során keletkezik. A mágneses térben az elektromos töltéssel rendelkező elemi részecskék, például elektronok csapdába esnek: a mágneses mező erővonalai mentén spirális pályára kényszerülnek, és ezen a pályán mozogva sugárzást bocsátanak ki. A negyedik modellben pedig a polarizáció a jetben levő elektronok és fotonok, valamint a már jelen lévő sugárzó mező közötti kölcsönhatás révén alakul ki.

Diego Götz (CEA Saclay, Franciaország) és kutatócsoportja úgy véli, hogy az Integral műhold adatai leginkább a szinkroton-modellt támasztják alá, legvalószínűbb pedig az első elképzelés, azaz a jet a csillagmagban már korábban is létező mágneses teret vihette magával.

Természetesen a folyamatok pontos megértéséhez újabb vizsgálatok szükségesek, elsősorban további gammavillanások polarizációs méréseire (hiszen egy objektum mindig lehet valamlyen szempontból különleges, így a fizikai mechanizmusok mibenlétére csak sok objektum független vizsgálatából lehet egyértelműen következtetni). Egyelőre ez nagyon nehezen kivitelezhető, mert legtöbb gammavillanás túlságosan halvány ahhoz, hogy jelenlegi műszereinkkel a polarizáció is vizsgálható legyen.