Számos égi esemény képes nagy energiájú, ún. gammakitöréseket (GRB-ket) produkálni.  Ezek a legfényesebb jelenségek az univerzumban, eredetük pedig sokszor fejtörést okoz a kutatóknak. A rövid gammakitörések legtöbbször csillagmaradványok (pl. neutroncsillagok, fekete lyukak) összeolvadásakor jönnek létre. 2023 novemberében Sandro Mereghetti (INAF) és munkatársai azonosították a GRB 231115A jelű gamma-villanást, melynek eredete azonban meglepetéseket tartogatott. Eredményeiket 2024 májusában publikálták a Nature magazin hasábjain. 

Optikai kép az M82-ről. A GRB 231115A meghatározott pozíciója egybeesik az M82 galaxissal, amely egy közeli csillagontó galaxis. A fehér kör az észlelt jel pozícióját jelzi 90%-os valószínűséggel.

A csupán 93 ezred másodpercig tartó kitörést több műszer is sikeresen érzékelte. Csak az INTEGRAL Kitörés Riasztó Rendszer (INTEGRAL Burst Alert System) volt képest pontosan beazonosítani a forrás helyét, ami nem más, mint az M82 csillagontó galaxis. Az INTEGRAL fedélzetén két IBIS detektor – az ISGRI és a PICsIT – gyűjtött adatot az eseméyről.

A GRB 231115A fénygörbéi. A GRB 231115A két különböző tartományban mérő detektorral is látható volt: a) 30-250 keV energiatartományban az ISGRI detektorral észlelve, b) 312-2600 keV energiatartományban a PICsIT detektorral észlelve. Az ábrák a két műszer által mért fénygörbét mutatják, azaz a másodpercenként beérkezett fotonokat az első detektálástól számított idő függvényében (T0= 15. 11. 2023. 15 ó. 36 p. 20 mp. UT). A kitörés számított energiája jóval egy tipikus rövid GRB energiája alatti, de hasonlít a korábbi magnetárokkal azonosított kitörések fénygörbéire.

Gammakitörésekhez hasonló felfénylést nem csak kompakt csillagok maradványainak összeütközése okozhat, az egyes források megkülönböztetése pedig nem egyszerű feladat. A GRB 231115 esetében azonban több érv is a mellett szól, hogy egy magnetár flerjét figyelték meg a kutatók. Magnetároknak nevezzük az olyan neutroncsillagokat, amelyek hatalmas mágneses térrel rendelkeznek. Maguk a neutroncsillagok rövid életű, nagytömegű csillagok maradványai, melyek szupernóva-robbanások során keletkeznek. A magnetárok kitörései igen ritka események, ötven év alatt csupán három ilyen eseményt figyeltek meg a Galaxisban.

A GRB 231115 során kibocsátott energia mértéke jelentősen alulmúlja a rövid GRB-k esetében megszokott értékeket, azonban jó egyezést mutat az eddig megerősített három magnetár-kitörés energiakibocsátásával. További megerősítést keresve a szerzők bevetették a Swift és az XMM-Newton űrtávcsöveket is, melyekkel röntgen tartományban végeztek méréseket. Nem detektáltak utófénylést, ami szintén arra utal, hogy nem egy GRB-t észleltek. Végül, de nem utolsó sorban, amennyiben egy klasszikus GRB-vel lett volna dolgunk, a kompakt csillagok összeütközése gravitációs hullámokat bocsátott volna ki, a LIGO-Virgo-KAGRA gravitációshullám-detektorok azonban nem jelentettek ilyen eseményt.

Összehasonlították a GRB 231115A fénygörbéjét az eddigi legnagyobb energiájú magnetárkitörés, a 2004-es SGR 1806-2 fénygörbéjével. Mindkettő egy erősebb kezdeti jelet, majd egy gyengébb kitörést, és azt követően elnyújtott lecsengést mutat.

Nem meglepő, hogy éppen az M82-höz hasonló, csillagontó galaxisban figyeltük meg ezt a jelenséget. Itt ugyanis rengeteg fiatal, nagytömegű csillag keletkezik, amelyek szupernóva-robbanás kíséretében neutroncsillagként fejezik be életüket, melyek szerencsés esetben magnetárokként figyelhetők meg. 

A gyors neutronbefogásos folyamat (r-folyamat) a vasnál nehezebb elemek mintegy felének létrehozásáért felelős (pl. arany), és egyelőre nem ismerjük biztosan, hogy milyen események képesek létrehozni. A neutroncsillag-összeolvadások biztosan fontos szerepet játszanak ebben, de a relativisztikus hidrodinamikai szimulációk szerint a magnetárok óriásflerjeinek is jelentős hozzájárulása lehet. A szerzők megbecsülték az M82-ben az óriásflerek gyakoriságát, amely alapján csak az óriásflerek akár 2 naptömegnyi nehéz elemet termelhetnek milliárd évenként. Így az ehhez hasonló galaxisok vizsgálata a jövőben fontos lehet a kémiai elemek eredetének megértéséhez is.

A cikk szerzői „A tudományos közlés művészete” c. ELTE-kurzus hallgatóinak egy csoportja, név szerint: Fröhlich Viktória, Füzi Ádám, Igari Barnabás, Kadlecsik Ádám, Kovács Dávid, Nagy Dávid Krisztián, Pichler Enikő, Sági Petra, Varga Ádám, Varga Nóra és Világos Blanka.