Különleges jellemzőket figyeltek meg a valaha észlelt legfényesebb és legnagyobb energiájú gamma-kitörésről a NASA NuSTAR röntgenteleszkópjával. A GRB 221009A névre keresztelt eseményt 2022. október 9-én figyelték meg. A legtöbb gamma-kitörés a mi Napunknál nagyobb tömegű csillag magjának fekete lyukká összeomlásakor keletkezik, melynek során néhány perc alatt annyi energia szabadul fel, amennyit a mi Napunk a teljes élettartama alatt fog kisugározni. A GRB 221009A követő tanulmányai során megállapították, hogy a korábbi rekordernél hetvenszer fényesebb és jóval nagyobb energiájú felvillanás volt.

A Science Advances folyóiratban június 7-én publikált tanulmányban a NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) teleszkóp megfigyeléseivel mutatták ki, hogy a csillag összeomlása során kibocsátott részecskenyaláb, vagy jet formája eltérő a korábban megfigyelt gamma-kitörésekétől. Ezen kívül más egyedi tulajdonságokat is észrevettek. Lehetséges, hogy mindezt a progenitor csillag sajátságainak köszönhetjük, hiszen a csillag fizikai jellemzői befolyásolják a kitörés tulajdonságait is; az is lehetséges viszont, hogy ezeket a nyalábokat egy a ma feltételezettől eltérő mechanizmus hozza létre. A jet vizsgálata azért is fontos, mert a progenitor csillagot már nem lehet tanulmányozni, hiszen a gamma-kitörés során megsemmisült, a jet méréseivel viszont kaphatunk némi információt arról, hogyan robbant fel.

A gamma-felvillanásokat, illetve a GRB 221009A, eddigi legfényesebb gamma-kitörést bemutató videó. (Forrás: NASA’s Goddard Space Flight Center)

A gamma-sugárzás nagy frekvenciájú és nagy energiájú elektromágneses sugárzás, emberi szemmel viszont láthatatlan. Minden ismert gamma-felvillanás a Tejútrendszeren kívül történt, a nagy energiának köszönhetően viszont annyira fényesek, hogy fényévek milliárdjairól is észlelhetők. Némelyik kevesebb, mint kettő másodpercig tart, a hosszabb gamma-kitörések viszont akár egy percig vagy még tovább is sugározhatnak. Ez utóbbi objektumok más hullámhosszokon még hetekig észlelhetők.

A GRB 221009A ilyen hosszú gamma-felvillanás volt, ami gyakorlatilag megvakította a legtöbb űrben keringő gamma-sugárzást figyelő eszközt. A NASA Fermi GAmma-ray Space Telescope űrteleszkóp méréseinek köszönhetően tudták megállapítani a valódi fényességét. A felvillanást észlelte még továbbá a NASA Hubble és James Webb űrteleszkópja, a Wind és Voyager 1 űrszonda, valamint az ESA Solar Orbiter egysége is.

A fekete lyukká összeomló csillagból kilépő részecskék alkotta nyaláb, vagy jet illusztrációja. (Forrás: ASA’s Goddard Space Flight Center)

Más gamma-felvillanásokhoz hasonlóan a GRB 221009A során is kialakult az összeomló csillagból kiáramló jet – viszont néhány jellemzőjével kitűnt a korábbiak közül. Szinte minden korábban megfigyelt gamma-kitörés során a jet feltűnően kompakt maradt, a keskeny nyalábon kívül szinte semennyi kóbor fény nem volt mérhető. A gamma-kitörések legtöbbször annyira kompaktak, hogy csak akkor megfigyelhetők, mikor a nyaláb szinte teljesen a Föld irányába mutat.

Ezzel ellentétben a GRB 221009A esetében a jet keskenyebb maggal és szélesebb, dőlt szélekkel rendelkezett. Láttunk már korábban is gamma-kitörést hasonló részecskenyalábbal, de ebben az esetben még valami megkülönböztette a GRB 221009A eseményt: a kilépő anyag energiája sem volt mindenhol egyforma, vagyis a jetet alkotó összes anyag energiája nem volt azonos, hanem a nyaláb központi részétől való távolsággal változott. Ilyet még nem figyeltek meg korábban hosszú gamma-felvillanásokban.

A GRB 221009A gamma-felvillanás infravörös tartományú utófénylése (bekarikázva) a Hubble-űrtávcső felvételén. (Forrás: NASA, ESA, CSA, STScI, A. Levan (Radboud University); Képfeldolgozás: Gladys Kober)

Habár látjuk a gamma-kitörések sugárzását, a távolságuk miatt nem tudjuk közvetlenül felbontani a jeteket, csak közvetett módon tudjuk őket vizsgálni. Ez kicsit ahhoz hasonlít, mintha a hóban hagyott lábnyomokat vizsgálva próbálnánk meghatározni a hozzájuk tartozó ember fizikai tulajdonságait. Sok esetben több különböző magyarázata is lehet egy kozmikus esemény tulajdonságainak. A GRB 221009A gamma-felvillanást több röntgenteleszkóp is kimérte, például a NASA Neil Gehrels Swift Obszervatóriuma és a NICER (Neutron star Interior Composition Explorer) teleszkópja, illetve az Európai Űrügynökség (ESA) XMM-Newton teleszkópja is. A NuSTAR adatok segítenek leszűkíteni a sokféle lehetséges magyarázatot. A jet az űrben haladva a csillagközi tér részecskéivel ütközik, ennek során pedig röntgensugárzás alakul ki (a gamma-sugárzásnál kisebb energiával rendelkező részecskék). Mivel számos röntgenteleszkóp kering az űrben és mindegyik másra érzékeny, ezért sok különböző nézőpontból alaposabban meg tudjuk vizsgálni ezeket a különleges kozmikus eseményeket.

Forrás: NASA JPL