Távolsági rekorder gamma-kitörés
(Rovat: Távoli világok kutatói, Amerika és az űrcsillagászat - 2009.04.28 20:08.)

A NASA Swift műholdjával április 23-án felfedezett kitörés fénye akkor indult, amikor a világegyetem még csak 630 millió éves volt.

Jelenlegi legjobb modelljeink szerint az univerzum kora mintegy 13,7 milliárd év. A szóban forgó GRB 090423 jelű gamma-kitörés pillanatnyilag a legtávolabbi ismert csillagászati objektum. A hatalmas energiájú, még ilyen nagy távolságból is észlelhető gamma-kitörések a modellek szerint akkor következnek be, amikor nagyon nagy tömegű csillagok elfogyasztják az atommagfúziós energiatermeléshez alkalmas „üzemanyagukat”, s saját tömegvonzásuk hatására hirtelen összeomlanak. A robbanás után valószínűleg egy fekete lyuk maradt vissza a csillag magjából. A jelenség pontos lefolyását még mindig elég kevéssé értjük. Arról lehet szó, hogy a csillagot nagy sebességű gázkilövellés hagyja el, ami azután a korábban ledobott anyag felhőibe ütközve sugárzást gerjeszt. Ha a nyaláb éppen a mi irányunkba mutat, akkor látunk ennyire feltűnő, de igen gyorsan el is tűnő felvillanást. A GRB 090423 szülőcsillaga feltehetően a világegyetem első csillaggenerációinak egyik képviselője volt.

Fantáziakép egy ún. hosszú gamma-kitörésről. (Kép: NASA /Swift / Cruz deWilde)

A Swift 23-án egy átlagos fényességű, tíz másodpercig tartó felvillanást észlelt az elektromágneses sugárzás gamma-tartományában. A röntgentartományban, valamint az ultraibolya és látható fényben érzékeny műszereit hamar a célpontra állította, hogy a kitörés utófénylésének megfigyelésével pontosítsa annak égi helyzetét. A műhold röntgentávcsöve igen, az optikai azonban nem látta a gyorsan halványodó objektumot. Már ez a tény is arra utalt, hogy nagyon távoli célpontról lehet szó.

A Swift ultraibolya/optikai (kék, zöld) és röntgentávcsövének (narancs, piros) kombinált képe a kitörés helyéről. (Kép: NASA / Swift / Stefan Immler)

A világegyetem tágulásával a kibocsátott fény (illetve minden elektromágneses sugárzás) hullámhossza is tágul. Ez az úgynevezett vöröseltolódás. Egy bizonyos távolságon túlról érkező, eredetileg a látható fény tartományában keletkező sugárzás teljes egészében az infravörösbe tolódhat, mire a földi megfigyelők távcsöveibe ér. (Az ultraibolya fény persze ugyanígy a látható tartományba jutna, ha nem nyelte volna el a sűrű hidrogéngáz a korai univerzumban.)

Három órával a gamma-kitörés után már sikerült is detektálni a jelenségből származó infravörös sugárzást Hawaii szigetén (United Kingdom Infrared Telescope, Mauna Kea). Az utófénylés vizsgálatából lehet aztán a legtöbbet megtudni magáról a kitörésről, valamint a felrobbant egykori csillag közvetlen környezetéről. Ugyanakkor sietni kell a megfigyelésekkel, hiszen az utófénylés gyorsan elhalványul.

A GRB 090423 távolságát végül abból becsülték meg, hogy az ugyancsak a Mauna Keán található Északi Gemini teleszkóppal készült, hosszabb hullámú infravörös felvételeken látszott az utófény, a rövidebb hullámhosszúakon – a látható fényhez közelebb eső sávban – azonban nem. A riasztást követően számos más földi távcső állt a megadott égi pozícióra. A kitörésre jellemző vöröseltolódás értékét több csoport is 8,2-nek mérte. Ebből, és a világegyetem tágulását leíró kozmológiai modellből kapták meg, hogy a kitörés 13 milliárd éve történhetett. Az előző csúcstartó, egy tavaly szeptemberben észlelt gamma-villanás becsült vöröseltolódása 6,7.

A GRB 090423 infravörös utófénylése az Északi Gemini teleszkóp hamis színezésű felvételén. [Kép: Gemini Observatory / NSF / AURA / D. Fox, A. Cucchiara (Penn State Univ.), E. Berger (Harvard Univ.)]