Poros múlt
(Rovat: Távoli világok kutatói - 2018.07.15 08:15.)

A Tejútrendszerben már ismert összetételű port fedeztek fel egy, a Földtől tizenegy milliárd fényévre lévő galaxisban.

A felfedezést tudósok egy nemzetközi csoportja, köztük a dániai Niels Bohr Intézet munkatársai tették. A korábbi megfigyelések szerint ez a fajta összetételű por nagyon ritka más galaxisokban, ezért az új felfedezés jelentős szerepet játszhat annak megértésében, hogyan is alakul ki ez a por.

Por a galaxisokban

A galaxisok összetett struktúrák, amelyek sok egyedi részből állnak, például csillagok, gáz, por és sötét anyag. Annak ellenére, hogy a por csak a galaxisban lévő anyag teljes mennyiségének egy kis hányadát képviseli, nagy szerepet játszik a csillagok kialakulásában, illetve abban is, hogy a csillagok fénye hogyan hagyja el a galaxist. A porrészecskék ugyanis képesek elnyelni, illetve szórni is a fényt. Emellett a pornak a bolygók kialakulásában is kulcsszerep jut, így abban is a kutatók segítségére lehet, hogy jobban megértsük létünket a Földön.

Hogyan mérhetjük meg a por összetételét 11 milliárd fényév távolságban?

A galaxisokban található porban jelen vannak apróbb szénszemcsék, szilícium, vas, alumínium és más nehezebb elemek is. A Tejútrendszerben található por széntartalma rendkívül magas, ami kutatások alapján nagyon ritka más galaxisok esetén. De most nagyon hasonló összetételű port fedeztek fel néhány nagyon távoli galaxisban, miközben a kutatók a gamma-kitöréseknek otthont adó galaxisokat tanulmányoztak. A hatalmas energiájú, rövid ideig tartó gamma-kitörések egy típusa akkor jön létre, amikor egy haldokló nagy tömegű csillagban már elfogy a csillag energiatermelő folyamataihoz szükséges üzemanyag, a csillag összeroskad, majd robbanásban fejezi be életét. A robbanás során a haldokló csillag nagy energiájú sugárzást bocsát ki, amelynek segítségével a kutatók tanulmányozhatják a csillag anyagalaxisának pontos anyagi összetételét.

Az utófénylés felfedezése. A bal oldali kép a Pan-STARRS teleszkóp felvétele a robbanás előtt. A jobb oldali kép (Nordic Optical Telescope, NOT) ugyanazt az égterületet ábrázolja a robbanást követően, néhány perccel később. (Kép: University of Copenhagen)

A mérésekben a széntartalmú por mint bemélyedést jelenik meg a spektrumban. Ezt az ultraibolya elnyelést detektálták egy gamma-kitörés színképében, amelyet GRB 180325A jelűében. Az eredményeket részletező szakcikk az Astrophysical Journal Letters című szaklapban jelent meg.

A GRB 180325A gamma-kitörés utófényének színképei a NOT-tal és a az ESO/VLT X-shooter berendezésével készítve. A por fényelnyelésére jellemző bemélyedés 7000 Å hullámhossz körül látható a spektrumban. Összehasonlításképp, a bal oldali kis ábrán a Tejútrendszerre jellemző spektrum látható. (Kép: Tayyaba Zafar (AAO) et al.)

Obszervatóriumok közötti együttműködés

A GRB 180325A-t a Swift űrteleszkóp (NASA) fedezte fel 2018. március 28-án. A Swift műhold feladata olyan gamma-sugarak detektálása, amik a haldokló csillagokból származnak. Amint a műhold egy ilyen kitörést észlel, azonnal riasztja a csillagászokat és megkezdődik a versenyfutás az idővel. A csillagászok a lehető leggyorsabban megpróbálják megfigyelni az égnek azt a részét, ahonnan a riasztás befutott, hogy megszerezzék azokat a fontos információkat (utófény), amelyek lehetővé teszik számukra, hogy tanulmányozzák annak a galaxisnak az összetételét, amelyben a csillag felrobbant. Ebben az esetben Kasper Heintz, a Niels Bohr Intézet korábbi hallgatója, és az Izlandi Egyetem jelenlegi PhD hallgatója volt szolgálatban. Ő riasztotta a kanári-szigeteki La Palmán található skandináv optikai távcsövet (NOT), ahol épp Johan Fynbo, a Niels Bohr Intézet professzora egy másik projekten dolgozott. A gamma-kitörés utófényének első megfigyeléseit már mindössze néhány perccel a Swift felfedezését követően biztosították.

A NOT megfigyelései azt mutatták, hogy a robbanás egy olyan galaxisban történt, amelynek vöröseltolódása 2,25, ami azt jelenti, hogy a fény körülbelül 11 milliárd éve indult el a robbanás helyéről. A megfigyelések rögtön feltárták, hogy a Tejútrendszerből ismert porra jellemző bemélyedés jelen volt ennek a galaxisnak a spektrumában. A kutatócsoport ezután megfigyelte a GRB 180325A-t az X-shooter nevű spektrográffal is, ami az ESO (European Southern Observatory) VLT távcsövén üzemel Cerro Paranalban, Chilében. Mindent összevetve, a gamma-tartománybeli kitörés utófényéről készült négy spektrum megerősítette a porra jellemző bemélyedést.

„Ez egy gyönyörű példa arra, hogy az űrben és a Földön végzett megfigyelések hogyan tudják kiegészíteni egymást és áttörést hozni a kutatásban” – nyilatkozta Johan Fynbo professzor. „A spektrumaink azt mutatják, hogy az atomi szén jelenléte nélkülözhetetlen a por összetételében, mivel csak így magyarázható a spektrumban látható spektrális jellemző" – mondta Kasper Heintz. Ilyen összetételű port korábban négy másik gamma-kitörés megfigyelése alkalmával, de az utoljára ismert eset is 10 évvel ezelőtt történt.