Ugrás a tartalomhoz

Gamma-kitörés

Ellenőrzött
A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
Fantáziakép egy gamma-kitörésről

A gamma-kitörések (rövidítve: GRB, az angol gamma-ray burst-ből) látszólag véletlenszerű helyekről érkező gammafelvillanások, melyek 10-20 milliszekundumtól néhány percig tartanak, és gyakran követi őket utófénylés nagyobb hullámhosszokon (röntgen, ultraibolya, látható fény, infravörös és rádióhullám). Ezek a legfényesebb jelenségek a világegyetemben az ősrobbanás után. Gamma-kitöréseket naponta átlagosan egyszer észlelnek az űrben keringő műholdak.

Osztályozásuk

[szerkesztés]

Úgy tűnik, hogy a megfigyelt gamma-kitörések többsége („hosszú” kitörések) nagy tömegű (legalább 30-40 naptömeg) csillagok élete végén jön létre (ezeket szokás kollapszárnak vagy hipernóvának nevezni). Az ilyen robbanások nagy részét kis tömegű, szabálytalan galaxisok csillagai okozzák. A progenitor vagyis az objektum amely létrehozza, általában gyorsan forgó csillag, ami a forgás miatt nem tud egyszerű szupernóvaként felrobbanni. Fémtartalma (a csillagászati terminológiában fémnek nevezünk minden elemet a hidrogénen és a héliumon kívül) valószínűleg nagyon alacsony, emiatt a csillag viszonylag kevés anyagot veszít csillagszél formájában.[1] A központi rész összeomlása révén a haldokló csillag közepén létrejön egy fekete lyuk. A többi anyag fekete lyukba való bespirálozása közben jönnek létre az ultra-relativisztikus kitörések, feltehetően jetek (anyagsugarak) formájában.

A gamma-kitörések kisebbik része („rövid” kitörések) máshogy jön létre, általában két, egymás körül keringő neutroncsillag (vagy neutroncsillag fekete lyuk kettős) ütközéséből (lásd: kilonóva).

Az összes ismert gamma-kitörés a Tejútrendszeren kívüli esemény (bár egy hasonló jelenséget, a lágy gamma-ismétlőket a galaktikus magnetároknak tulajdonítják), és legtöbbjük több milliárd fényévre van.

Felfedezés és történet

[szerkesztés]

A Vela holdak és a gamma-kitörések felfedezése

[szerkesztés]

A kozmikus gamma-kitöréseket az 1960-as évek végén fedezték fel az amerikai Vela műholdakkal. Ezeket a holdakat a szovjetek titkos űrbéli (többek között a Hold túlsó felén tervezett) nukleáris fegyvertesztelései által kibocsátott gammasugár-impulzusok megfigyelésére építették. Soha nem észleltek ilyen tesztelést, de mélyűrből érkező villanásokat találtak. Ezeket az eredményeket 1973-ban tették közzé,[2] elindítva a gamma-kitörések modern tudományos kutatását.

Compton űrtávcső

[szerkesztés]
A Compton űrtávcső
A BATSE által észlelt gamma-kitörések eloszlása egyenletes

A gamma-kitörések felfedezését több későbbi küldetésen megerősítették, beleértve az Apollo és a Venyera küldetéseket. A gamma-sugarak nem tudnak áthatolni a Föld légkörén, csak az űrből látszanak. Sok elmélet megjelent ezekről a folyamatokról, vannak közeli forrásokat feltételező elképzelések, de legtöbbjük galaktikus eredettel számol. Újabb nagy előrelépést a Compton űrtávcső (Compton Gamma Ray Observatory, CGRO) és annak BATSE (Burst and Transient Source Explorer) nagy érzékenységű gammasugár-detektora jelentett. Az általa szolgáltatott fontos információk közé tartozott, hogy a gamma-kitörések eloszlása az égen izotróp, vagyis nem tömörülnek különleges irányokban, mint a galaktikus sík vagy a galaktikus központ[3] cáfolva minden galaktikus származást. A kitörések izotrópiájának felfedezése leszűkítette a lehetséges távolságokat és az 1990-es évek közepére már csak két elméletet tartottak elfogadhatónak. Az egyik szerint a galaxist körülvevő nagy, diffúz haloból származnak, a másik szerint pedig távoli, Lokális Csoporton kívüli galaxisokból. A galaktikus modell támogatói[4] olyan jól ismert objektumokra gondoltak, mint a lágy gamma-ismétlők, a periodikusan kitörő, erősen magnetizált galaktikus neutroncsillagok, valamint arra a tényre, hogy egy ilyen látszólagos fényességű távoli kitörés túl nagy energiát igényel. Az extragalaktikus modell támogatói[5] szerint a neutroncsillag elmélet túl sok egybeeséssel számol ahhoz, hogy megmagyarázza a BATSE által észlelt izotrópiát.

A gamma-kitörések két, látszólag különálló kategóriába esnek: rövid időtartamú, erős-spektrum kitörések ("rövid kitörések") és hosszú időtartamú, lágy-spektrum kitörések ("hosszú kitörések").[6] A rövid kitörések időtartama általában 2 másodpercnél rövidebb és nagyobb energiájú fotonok jellemzik, a hosszú kitörések tipikusan 10-40 másodpercig tartanak, fotonjaik alacsonyabb energiájúak. Az elmúlt években felmerült egy harmadik, közepes időtartamú csoport léte is.[7][8][9][10] Az elkülönülés nem abszolút, a populációk átfedik egymást.

BeppoSAX

[szerkesztés]

A gammasugár detektorok rossz felbontása miatt a felfedezés után sokáig még egyetlen gamma-kitörést sem lehetett társítani ismert objektummal (csillaggal vagy galaxissal). Az egyedüli reményt a kitörést követő halvány, nagyobb hullámhosszú sugárzás – az ún. utófénylés – megtalálása jelentette, amelyet a legtöbb elméleti modell megjósolt.[11] Viszont az intenzív keresés ellenére sem találtak ilyen emissziót.

Ez megváltozott 1997-ben, amikor a holland–olasz építésű BeppoSAX műhold egy gamma-kitörés irányára állította a röntgenkameráját és halványuló röntgensugárzást észlelt. Ezt követően földi teleszkópok optikai fénylést is találtak.[12] A pontos helyzet ismeretében most már a kitörés elhalványulása után is azonosítani lehetett egy halvány, nagyon távoli galaxist a kitörés helyén.[13] 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.[14]

A gamma-kitörések kutatása ma

[szerkesztés]
A Swift műhold

Hasonló változások vannak ma is a gamma-kitörések vizsgálatában, főleg a NASA Swift műholdjának köszönhetően. Fedélzetén érzékeny gammadetektorokon kívül röntgen- és optikai teleszkópok is vannak, amelyek kevesebb mint egy perc alatt az új kitörés irányába fordulnak. Az eddigi eredmények közé tartozik a rövid kitörések utófényléseinek első észlelése, hatalmas mennyiségű adat az utófénylések környezetéről fejlődésük korai szakaszában, és hatalmas röntgenkitörések felfedezése a gamma-kitörés után egy perctől egy napig terjedő időszakban.

2008. április 23-án bocsátották fel Indiából az olasz AGILE csillagászati műholdat, melynek fedélzetén a gamma-tartományban működő képalkotó műszer (GRID, Gamma Ray Imagining Detector), valamint kemény röntgensugárzást vizsgáló detektor (SuperAGILE) és szilícium mikrokaloriméter (MCAL) van. A műhold a gamma-kitörések gyors helymeghatározásában és kemény röntgenforrások gamma-tartománybeli vizsgálatában fog segítséget nyújtani.[15]

2008. június 11-én pályára állították a Fermi- (korábbi nevén GLAST, Gamma-ray Large Area Space Telescope, azaz Nagy Látómezejű Gammasugár-Űrtávcső) űrtávcsövet, mely a Compton űrtávcsővel megegyező feladatot fog ellátni, annál jóval nagyobb érzékenységgel.

Földi eredetű gamma-felvillanás

[szerkesztés]

Villámláskor időnként nagy energiájú elektron- és gamma-sugárzás is keletkezik, amit angol elnevezéssel Terrestrial Gamma-ray Flashes-nek (röviden: TGF-nek) neveznek („földi gammasugár-felvillanás”). Ezt a sugárzást a földi légkör elnyeli, így kizárólag a légkörön kívül, műholddal észlelhető.

Az ilyen eredetű sugárzást első ízben az 1990-es években a NASA Compton gammasugár-űrtávcsöve észlelte. A NASA későbbi RHESSI küldetése is végzett megfigyeléseket, amik megerősítették a korábbi méréseket, azonban sok kérdés még nyitott a jelenséggel kapcsolatban (például a villámlások 100-szor gyakrabban történnek).

A földi eredetű gamma-felvillanásokat az apró Firefly műholddal kívánják vizsgálni, melynek felbocsátása 2010/2011-ben esedékes.[16]

Nevezetes gamma-kitörések

[szerkesztés]

A műholdak eddig több ezer gamma-kitörést észleltek. A következő lista csak a történelmi és tudományos fontosságú kitöréseket tartalmazza:

  • GRB 670702 – Az első észlelt gamma-kitörés.
  • GRB 970228 – Az első gamma-kitörés megfigyelt utófényléssel. Az utófénylés helye látszólag egy nagyon halvány galaxissal esett egybe, ami erős bizonyítéka volt a kitörések extragalaktikus voltának.
  • GRB 970508 – Az első gamma-kitörés megmért vöröseltolódással. A z = 0,835 ugyancsak a kitörések extragalaktikus mivoltát erősítette meg.
  • GRB 971214 – Korábban úgy vélték, ez volt az univerzum egyik legnagyobb energiájú eseménye.
  • GRB 980425 – Az első gamma-kitörés megfigyelt szupernóva-társítással (SN 1998bw), amely bizonyította a kitörések és a szupernóvák kapcsolatát. A kitörés szokatlanul halvány volt és az addigi legközelebbi.
  • GRB 990123 – Ennek a kitörésnek volt az addigi legfényesebb optikai utófénylése. 8,95 magnitúdós látszólagos fényességgel alig volt halványabb, mint a Neptunusz, hatalmas távolsága (9,6 milliárd fényév, z = 1,6 vöröseltolódás) ellenére.
  • GRB 030329A – Fényes és közeli gamma-kitörés (z=0,168 vöröseltolódás), egyértelmű szupernóva-társítással.
  • GRB 041219A – Fényes gamma-kitörés, melynek polarizációját vizsgálták.[17]
  • GRB 050509B – Az első azonosított rövid gamma-kitörés. Bebizonyosodott, hogy a hosszú kitörésekkel ellentétben a rövid kitörések idős galaxisokban jönnek létre és nincs kísérő szupernóvájuk.
  • GRB 060218 – Kis vöröseltolódású kitörés szupernóvával.
  • GRB 070125 – Olyan gamma-kitörés, melynek helyén semmilyen objektumot nem találtak.[18]
  • GRB 080319B – Az addig megfigyelt legnagyobb energiájú gamma-kitörés. Jellemző, hogy 7,5 milliárd fényév távolsága (z=0,937 vöröseltolódás) ellenére (ez az Univerzum általunk látható teljes méretének fele) az optikai fényessége elérte az 5,76 magnitúdót, azaz körülbelül egy percig szabad szemmel is látható volt.[19][20] A villanás nagy fényességének oka valószínűleg az, hogy a Föld nagy pontossággal a poláris anyagkidobás irányában feküdt, így ennek belső, sokkal intenzívebb része sugárzott bolygónk felé. A belső régió kúpjának nyílásszöge mindössze 0,2°, ez alapján átlagosan 10 évente várható ilyen rálátási irányú, a többinél lényegesen fényesebb GRB.[21]
  • GRB 080913 – Újabb távolságrekorder gamma-kitörés, vöröseltolódása (z=6,7) alapján távolsága 12,8 milliárd fényév.[22]
  • GRB 080916C – Az addig megfigyelt legnagyobb erejű kitörés, energiafelszabadulása mintegy 9000 szupernóváénak felel meg, a kidobott anyag sebessége a fénysebesség 99,9999%-a.
  • GRB 090423 – Távolságrekorder, z = 8,2 vöröseltolódása alapján távolsága 13 milliárd fényév, ezzel az eddig megfigyelt legtávolabbi objektum (azóta felfedeztek egy ennél is távolabb lévő galaxist, de a GRB 090423 továbbra is a legtávolabbi gamma-kitörés). Az ősrobbanás után mindössze 630 millió évvel történt robbanás is megerősíti, hogy a csillagkeletkezés már a nagyon korai univerzumban is megindult.[23][24][25]
  • GRB 110328A – A valaha észlelt leghosszabb idejű (7 nap) gamma-kitörés. A kitörés viszonylag „közel” 3,8 milliárd fényévre (z = 0,35) történt a Sárkány csillagképben.[26][27]
  • GRB 170817A – Gamma-kitörés, az első, amely által keltett gravitációs hullámokat sikerült megfigyelni.[28][29][30]
  • A Jénai Egyetem Asztrofizikai Intézetének két csillagásza szerint i. sz. 774-ben vagy 775-ben két kompakt csillagmaradvány (fekete lyuk, neutroncsillag vagy fehér törpe) összeütközése nyomán gamma-kitörés keletkezett. Az összeütközés mintegy 3000-12 000 fényév távolságban következhetett be (közelebb nem, mert az a földi élővilág egy részének kihalásával járt volna). A tudományos feltételezést szén-14 és berillium-10 izotópokban feldúsult fatörzsek vizsgálatára alapozzák, aminek nincsen más, észszerű magyarázata. Korábban felmerült, hogy az észlelt hatást szupernóva vagy heves napkitörés váltotta ki, ezeket azonban elvetették, mert egyrészt nem találtak szupernóva-maradványokat ebben a távolságban, másrészt a napkitörés nem lett volna annyira erős. A sugárzás mindössze két percig tartott. A kutatók még keresik az összeütközés eredményeként létrejött égi objektumot (amit nem vesz körül a szupernóvára jellemző gáz- vagy porfelhő). A kutatók a hasonló erejű események gyakoriságának meghatározásán is dolgoznak. Az utóbbi 3000 évben ez volt az egyetlen ilyen erősségű kitörés.[31][32]

Kapcsolódó szócikkek

[szerkesztés]

Jegyzetek

[szerkesztés]
  1. ↑ Kovács, József: A gammakitörések és anyagalaxisaik kapcsolata. Hírek.csillagászat.hu, 2008. október 24. [2008. október 29-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2008. október 29.)
  2. ↑ Klebesadel, R. et al.: Observations of Gamma-Ray Bursts of Cosmic Origin, 1973, Astrophysical Journal 182: L85.
  3. ↑ Meegan, C.A., et al.: Spatial distribution of gamma-ray bursts observed by BATSE, 1992, Nature 355: 143.
  4. ↑ Lamb, D. Q.: The Distance Scale to Gamma-Ray Bursts, 1995, Publications of the Astronomical Society of the Pacific 107: 1152.
  5. ↑ Paczynski, B.: How Far Away Are Gamma-Ray Bursters?. 1995, Publications of the Astronomical Society of the Pacific 107: 1167.
  6. ↑ Kouveliotou, C. et al.: Identification of two classes of gamma-ray bursts, 1993, Astrophysical Journal 413: L101.
  7. ↑ Mukherjee, S., et al. (1998). „Three Types of Gamma-Ray Bursts”. Astrophysical Journal 508, 314. o. DOI:10.1086/306386. 
  8. ↑ Horvath, I. (1998). „A Third Class of Gamma-Ray Bursts?”. Astrophysical Journal 508, 757. o. DOI:10.1086/306416. 
  9. ↑ Hakkila, J., et al. (2003). „How Sample Completeness Affects Gamma-Ray Burst Classification”. Astrophysical Journal 582, 320. o. DOI:10.1086/344568. 
  10. ↑ Horvath, I., et al. (2006). „A new definition of the intermediate group of gamma-ray bursts”. Astronomy and Astrophysics 447, 23. o. DOI:10.1051/0004-6361:20041129. 
  11. ↑ Fishman, C. J. and Meegan, C. A.: Gamma-Ray Bursts, 1995, Annual Review of Astronomy and Astrophysics 33: 415-458.
  12. ↑ van Paradijs, J., et al.: Transient optical emission from the error box of the gamma-ray burst of 28 February 1997, 1997, Nature 386: 686.
  13. ↑ Nem minden kutató fogadta el kezdetben ezt a társítást, a galaxisnak a pontos vöröseltolódását még évekig nem határozták meg. Bár a következő jól lokalizált kitörésnek (GRB 970508) a vöröseltolódása 0,835, távolsága 7 milliárd fényév, messze a Tejútrendszeren kívül.
  14. ↑ Frontera, F. and Piro, L.: Proceedings of Gamma-Ray Bursts in the Afterglow Era Archiválva 2006. augusztus 8-i dátummal a Wayback Machine-ben, 1998, Astronomy and Astrophysics Supplement Series.
  15. ↑ Dénes, Helga: A SuperAGILE által észlelt első gammakitörés. Űrvilág.hu, 2008. június 1. (Hozzáférés: 2008. június 1.)
  16. ↑ http://firefly.gsfc.nasa.gov/ Archiválva 2010. február 2-i dátummal a Wayback Machine-ben Firefly satellite 2010-01-30
  17. ↑ Molnár, Péter: Miről árulkodik a gammavillanások polarizációja?. Hírek.csillagászat.hu, 2009. április 23. [2009. április 25-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2009. április 23.)
  18. ↑ Kovács József, Hírek.csillagászat.hu: Villanás a semmiből. [2007. december 22-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2007. december 21.)
  19. ↑ Szabad szemmel is látszó gamma-kitörés hét és fél milliárd fényév távolságból! Archiválva 2008. június 12-i dátummal a Wayback Machine-ben – Hírek.csillagászat.hu Archiválva 2010. február 8-i dátummal a Wayback Machine-ben; Molnár Péter, 2008. március 22.
  20. ↑ Lefényképezte a Hubble a rekorder gamma-kitörés halványodó forrását Archiválva 2008. december 8-i dátummal a Wayback Machine-ben – Hírek.csillagászat.hu Archiválva 2010. február 8-i dátummal a Wayback Machine-ben; Derekas Aliz, 2008. április 12.
  21. ↑ Kereszturi, Ákos: Új adatok az Univerzum eddig észlelt legfényesebb robbanásáról. Hírek.csillagászat.hu, 2008. szeptember 11. (Hozzáférés: 2008. szeptember 12.)
  22. ↑ Frey, Sándor: Gammavillanás a „világ végéről”. Űrvilág.hu, 2008. szeptember 13. (Hozzáférés: 2008. szeptember 21.)
  23. ↑ Frey, Sándor: Távolsági rekorder gammakitörés. Űrvilág.hu, 2009. április 28. (Hozzáférés: 2009. április 29.)
  24. ↑ Kereszturi, Ákos: Minden korábbinál távolabbi robbanást észleltek csillagászok. [Origo] Világűr, 2009. április 28. (Hozzáférés: 2009. április 29.)
  25. ↑ Archivált másolat. [2010. február 1-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2009. április 29.)
  26. ↑ Smith, Stephen: Down the Barrel, 2011. április 11. (Hozzáférés: 2011. április 22.)
  27. ↑ GRB 110328A: Chandra Observes Extraordinary Event. Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. (Hozzáférés: 2011. április 21.)
  28. ↑ Kienlin, Andreas von: GCN Circular; Number: 21520; GRB 170817A: Fermi GBM detection; 2017/08/17 20:00:07 GMT. Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, 2017. augusztus 17. (Hozzáférés: 2017. augusztus 28.)
  29. ↑ Casttelvecchi, Davide (2017. augusztus 25.). „Rumours swell over new kind of gravitational-wave sighting”. Nature. DOI:10.1038/nature.2017.22482. (Hozzáférés: 2017. augusztus 27.) 
  30. ↑ Drake, Nadia: Strange Stars Caught Wrinkling Spacetime? Get the Facts.. National Geographic, 2017. augusztus 25. (Hozzáférés: 2017. augusztus 27.)
  31. ↑ Did an 8th Century Gamma Ray Burst Irradiate Earth? 2013-01-21
  32. ↑ V. V. Hambaryan, R. Neuhaeuser. A Galactic short gamma-ray burst as cause for the 14C peak in AD 774/5. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2013, http://xxx.lanl.gov/abs/1211.2584

További információk

[szerkesztés]
Commons:Category:Gamma ray bursts
A Wikimédia Commons tartalmaz Gamma-kitörés témájú médiaállományokat.

Magyar oldalak

[szerkesztés]

Külföldi oldalak

[szerkesztés]
A lap eredeti címe: „https://hu.wikipedia.org/w/index.php?title=Gamma-kitörés&oldid=27735685”
pFad - Phonifier reborn

Pfad - The Proxy pFad of © 2024 Garber Painting. All rights reserved.

Note: This service is not intended for secure transactions such as banking, social media, email, or purchasing. Use at your own risk. We assume no liability whatsoever for broken pages.


Alternative Proxies:

Alternative Proxy

pFad Proxy

pFad v3 Proxy

pFad v4 Proxy