Eleonóra
-1 °C
8 °C
Index - In English In English Eng

Gammavillanás gravitációs hullám nélkül

2008.01.09. 14:55
A gammavillanások a világegyetem leghevesebb és legnagyobb energiát felszabadító folyamatai. A jelenleg elfogadott magyarázat szerint két neutroncsillag vagy egy neutroncsillag és egy fekete lyuk összeolvadásása okozza a jeléenséget. Nincs még olyan pozitív észlelés, ami az összeolvadási hipotézist bizonyítaná, viszont van egy negatív, ami akár a cáfolatát is jelentheti - számol be a legújabb kutatásokról a hírek.csillagászat.hu portál.

A gammavillanás hossza alapján két fő típusukat különböztetik meg. A két másodpercnél rövidebb események a rövid, míg az ennél tovább tartók a hosszú gammavillanások. A jelenség okai még nem tisztázottak. A hosszú gammavillanások közül sok olyan galaxishoz kapcsolható, melyben heves csillagkeletkezési folyamatok zajlanak, míg néhány közelebbi szupernóva-robbanásokhoz köthető. A rövid gammavillanások okai ennél sokkal bizonytalanabbak. Detektáltak különböző típusú és csillagkeletkezési múlttal rendelkező galaxisokhoz kapcsolódókat, de találtak már olyat is, melynek forrása a Tejútrendszerben van.

A kérdés tisztázásában fontos szerepe lehet a feltételezett összeolvadási folyamat közben gerjesztett, az általános relativitáselmélet által megjósolt gravitációs hullámok észlelésének. Az elméletek szerint ezeknek a hullámoknak még az összeolvadás előtt kell keletkezniük, amikor a komponensek spirális pályán közelednek egymás felé.

A gravitációs hullámok detektálására szolgáló kísérletek több évtizedes múltra tekintenek vissza. Közülük az egyik legújabb a két nagy amerikai egyetem, a Caltech és az MIT által üzemeltetett LIGO obszervatórium (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory). A világ 12 országából 580 tudóst összefogó projekt fő interferométerei Hanfordban (USA, Washington állam) és Livingstonban (USA, Louisiana állam) találhatók, de része a hálózatnak a németországi Hannover mellett működő GEO600 interferométer is. Az L alakú, több kilométer hosszú ágakat tartalmazó interferométerek vákuumalagútjaiban osztott lézernyalábok segítségével rendkívül nagy pontossággal tudják mérni az alagútakban elhelyezett tükrök távolságát.

Az ESO VLT távcsőegyüttesével készült felvétel a GRB 070201 katalógusjelű gammavillanásról

Einstein elmélete szerint a nagy tömegű, gyorsuló mozgást végző objektumok - esetünkben az összeolvadás előtti fázisban lévő neutroncsillagok - megzavarják a téridő szerkezetét a környezetükben. Ez a zavar aztán gravitációs hullámok formájában terjed tovább, és közvetítésükkel a kiváltó objektum óriási távolságokban is érezteti hatását, az interferométerekben például olyan módon, hogy a hullámok áthaladásakor kicsit megváltozik a tükrök távolsága. A fénysebességgel terjedő gravitációs hullámok az alagutak két-két végét körülbelül 10 mikroszekundumos időkülönbséggel érik el. Háromszögelési módszerrel így a forrás égi pozíciója is meghatározható. A LIGO berendezései olyan érzékenyek, hogy a tükrök távolságában egy proton átmérőjének ezredrészét kitevő változást is képesek kimutatni.

2007. februárjában az Interplanetary Network hálózat három, gammadetektorral felszerelt űrszondája és a NASA Swift műholdja is észlelt egy rövid gammavillanást az Andromeda galaxis irányából, ami az időpont alapján a GRB 070201 katalógusjelzést kapta. A jelenség során a Hanfordban található 2 és 4 km-es interferométer (az L két szára) is üzemelt és adatokat gyűjtött, de a mérési eredmények között semmi nyoma az előbbiek alapján az eseményhez köthető gravitációs hullámok hatásának. Ha a villanás az M31 egyik spirálkarjában következett be, akkor semikképpen nem okozhatta két objektum összeolvadása, ugyanis az Andromeda-köd 2,5 millió fényéves távolságában lezajló ilyen eseményt a LIGO hiperérzékeny detektorai mindenképpen jeleztek volna. A gravitációs hullámok hiánya persze jelezheti azt is, hogy a gammavillanást kiváltó összeolvadás jóval távolabb következett be.

A LIGO projekt interferométerei Hanfordban és Livingstonban

A kutatásban résztvevő szakemberek egyetértenek abban, hogy ez a negatív eredmény is rendkívül fontos, mivel új szempontokat vethet fel a gammavillanások kutatásában. Talán még ennél is fontosabb, hogy megmutatta a gravitációs hullámok detektálásával foglalkozó fizikusok és az elektromágneses hullámokat vizsgáló csillagászok közötti együttműködés lehetőségét. A berendezések továbbfejlesztett változata (Advanced LIGO) körülbelül egy nagyságrenddel érzékenyebb lesz. Segítségével akár naponta észlelhetők lesznek gravitációs hullámokat generáló események, így a LIGO egy éves észlelési programja mindössze néhány óra alatt teljesíthető vele.