Egy nemrégiben megfigyelt hosszú gamma-kitörés (angolul Gamma Ray Burst, GRB) a feje tetejére állította az asztrofizikusoknak a gamma-kitörések forrásaira vonatkozó korábbi elképzeléseit. A gamma-kitörések az ősrobbanás utáni legnagyobb energiájú asztrofizikai jelenségek a világegyetemben. Ugyanakkor nagyon ritkák is, így a többségüket meglehetősen távoli galaxisokban tudjuk csak megfigyelni.

A GRB-k az időtartamuk alapján két jól elkülönülő csoportra oszthatók; rövid és hosszú kitörésekre, a határt pedig az időtartamok gyakorisági eloszlása alapján két másodpercnél húzhatjuk meg. A kétféle kitörés forrásai is jól elkülönülnek. Vagyis jól elkülönültek eddig. A csillagászok korábban úgy gondolták, hogy a hosszú gamma-kitörések mind nagy tömegű összeomló csillagok haláltusájából, szupernóvákból erednek, míg a rövid GRB-k forrásai egészen más jellegű asztrofizikai események; neutroncsillag-párok vagy neutroncsillag–fekete lyuk kettősök összeolvadásakor keletkező kilonóvák.

Fantáziarajz egy neutroncsillag-páros összeolvadásából származó kilonóváról. Forrás:  A. Simonnet (Sonoma State University)/NASA’s Goddard Space Flight Center.

Éppen egy éve azonban, 2021. december 11-én, a csillagászok egy 50 másodpercig tartó hosszú gamma-kitörést figyeltek meg. A gyorsan reagáló földfelszíni optikai–infravörös távcsöveknek köszönhetően a rövid ideig látható optikai utófénylést is sikerült a szakembereknek elcsípniük és tanulmányozniuk. A jelenség egy tőlünk 1 milliárd fényévre, a Bootes csillagképben található, fiatal csillagokban gazdag spirálgalaxisban zajlott le. Ez az eddig megfigyelt egyik legközelebbről származó gammakitörés.

A GRB 211211A jelű gamma-kitörés forrása az égen (az itt nem látható esemény helyét piros karika jelöli). A jelenség egy tőlünk 1 milliárd fényévre, a Bootes csillagképben található, fiatal csillagokban gazdag spirálgalaxis külső régióiban zajlott le. Forrás: NASA/ESA Hubble-űrtávcső.

A távcsöves vizsgálatok pedig azt mutatták, hogy ez az esemény egy neutroncsillagot is tartalmazó kompakt kettős rendszer összeolvadásából származott, vagyis egy kilonóva volt. Ez a tudományos eredmény megkérdőjelezi a kétféle gamma-kitörés eredetére vonatkozó, az elmúlt húsz évben elfogadott magyarázatok pontosságát. A modellek felülvizsgálatra szorulnak, amihez bizonyára további hasonló, különleges viselkedésű gamma-kitörések felfedezésén keresztül fog vezetni az út.

A kilonóvák nagyon gyorsan halványulnak, ezért megfigyelésük különösen nehéz. Most, hogy a csillagászok tudják, hogy hosszú gamma.kitörések is lehetnek kilonóvák kísérőjelenségei, így kibővül az ilyen jelenségek felfedezésének a lehetősége. Sokat várnak a csillagászok e tekintetben a James Webb-űrtávcsőtől (James Webb Space Telescope – JWST) is, hiszen annak technikai lehetőségeibe jól beleillik a kilonóvák rövid fénylésének a lehetőségekhez képest részletes tanulmányozása infravörös hullámhossztartományban. A JWST műszereivel közvetlenül megfigyelhetik majd például a csillagászok a világegyetem legnehezebb elemeinek keletkezését a kilonóvákban.

A GRB-k forrásainak tanulmányozása azért különösen érdekes és fontos, mert a hidrogénnél és héliumnál nehezebb elemek többsége ilyen kataklizmikus eseményekben keletkezett, illetve szabadult ki és szóródott szét a csillagközi térben. Ezek a nehezebb elemek a csillagok és bolygók későbbi generációiba beépülve tették lehetővé kőzetbolygók, köztük a Föld létrejöttét. Így a saját létezésünket is ezeknek az eseményeknek köszönhetjük.

Forrás: Keck Obszervatórium, Hawaii