Egy kiterjedt nemzetközi együttműködés során készített, több száz gammakitörés adatait tartalmazó adatbázis jelentősége a mélyég-objektumok Charles Messier által 250 évvel ezelőtt összeállított katalógusáéhoz mérhető.

A gammakitörések (GRB-k) a Világegyetem legnagyobb energiakibocsátással járó eseményei; egy ilyen kitörés során több energia szabadul fel, mint amennyit a Nap 10 milliárd év alatt összesen kisugároz. Ezek a jelenségek – jelenlegi tudásunk szerint – egy nagy tömegű csillag halálakor vagy két neutroncsillag egyesülésekor játszódnak le. Közel hat évtizeddel ezelőtt észleltek először gammakitöréseket, amelyek kulcsfontosságúak lehetnek az Univerzum történelmének megértésében, az első csillagok keletkezésétől egészen napjainkig.

A GRB-k olyan elképesztő intenzitásúak, hogy ha a bolygónk 1000 fényév sugarú környezetében következne be egy ilyen esemény – amelyre a becslések szerint 500 millió évente egyszer van esély –, akkor a sugárzás lökéshulláma károsíthatná az ózonréteget, így pusztító hatása lenne a földi életre nézve. Azonban annak a valószínűsége, hogy ez a közeljövőben megtörténjen, rendkívül alacsony.

Egy nemrégiben zárult munka során 535 gammakitörés részletes adatsorait gyűjtötték össze, amihez világszerte 455 teleszkóp és műszer adatait használták fel. A kutatást Maria Giovanna Dainotti, a Japán Nemzeti Csillagászati Obszervatórium professzora vezette, a munka összegzését 2024. június 21-én publikálták a Monthly Notices of the Royal Astronomical Society című folyóiratban. A kutatók gyűjteményüket a francia csillagász, Charles Messier által a 18. században katalogizált kb. 100 mélyég-objektuméhoz hasonlították. A Messier-katalógus mind a mai napig segíti a csillagászokat – hivatásosokat és amatőröket egyaránt – az éjszakai égbolton kisebb műszerekkel is megtalálható objektumok azonosításában.

„Kutatásunk hozzájárul ezeknek a rejtélyes kozmikus robbanásoknak a megértéséhez, és bemutatja a nemzetek közötti együttműködés fontosságát” – mondta Dainotti professzor. „Az eredmény egy olyan katalógus, amely a Messier által 250 évvel ezelőtt készítetthez hasonlóan az aktuális időszakban megfigyelhető mélyég-objektumokat osztályozza.” Alan Watson professzor, a Mexikói Nemzeti Autonóm Egyetem munkatársa és a tanulmány társszerzője „nagyszerű forrás”-nak nevezte az új GRB-katalógust, amely segíthet „kiszélesíteni tudásunk határait”. Watson és Dainotti professzorok egy több mint 50 tudósból álló csapat tagjaként gondosan tanulmányozták, hogy hogyan jut el a gammakitörések utófénylése (azaz az idővel egyre csökkenő energiájú sugárzás) a Földre az első gammafotonok észlelését követő néhány hét (egyes esetekben hónapok) során.

Fantáziakép egy gammakitörésről és annak a Föld felé irányuló, nagy energiájú részecskenyalábjáról (NASA/Swift/Cruz deWilde).

A kutatók szerint az eredmény a valaha összeállított legnagyobb katalógus az optikai hullámhosszon megfigyelt gammakitörésekről, amelyekről a részletes adatsorok révén távolságbecsléseket is sikerült tenni. A katalógus 64813 fotometriai megfigyelést tartalmaz – mindezt 26 év alatt gyűjtöttek össze, jelentős hozzájárulással a Swift műholddal, a Mexikói Nemzeti Obszervatórium egy 1,5 m-es távcsövére szerelt RATIR kamerával, valamint a Hawaiin lévő Subaru-óriástávcsővel adatgyűjtést végző csillagászok részéről.

A csapat számára különösen érdekes volt, hogy a vizsgált GRB-k 28 százaléka nem mutatott változást vagy fejlődést, miközben a kitörést követően a fény végighaladt a kozmoszon. A kutatás társszerzője, Dr. Rosa Becerra (a római Tor Vergata Egyetemről) elmondta, hogy ez arra utal, hogy a legújabb gammakitörések ugyanúgy viselkednek, mint azok, amelyek évmilliárdokkal ezelőtt történtek. Ez az eredmény ellentmond az Univerzumban általánosan megfigyelt képnek, amely szerint az objektumok az ősrobbanás óta folyamatosan fejlődnek. Dainotti professzor hozzátette: „Ez a jelenség azt sugallja, hogy a gammakitörések mögött egy nagyon különleges mechanizmus állhat, ami arra enged következtetni, hogy a gammakitörésekhez kapcsolódó csillagok primitívebbek lehetnek, mint a közelmúltban keletkezett csillagok. Ez a hipotézis azonban további vizsgálatokat igényel.”

Másrészt néhány gammakitörés esetében, ahol az optikai fejlődés összhangban áll a röntgensugárzás fejlődésével, egy közvetlenebb magyarázat is lehetséges. „Egy elektronokból és pozitronokból álló, táguló plazmát figyelünk meg, amely idővel lehűl. Ahogy egy forró vaspálca egyre vörösebb fényt bocsát ki a hűlés során, ugyanúgy látjuk az energiakibocsátás csökkenését a hetes-hónapos időskálán észlelhető optikai és infravörös sugárzás vizsgálata során” – mondta Bruce Gendre professzor, a Virgin-szigeteki Egyetem kutatója. „Az ún. utófénylés időbeli lefolyásából következtetni lehet az eredeti gammakitörés fizikai paramétereire, ami csak a gammatartományú megfigyelések alapján legtöbbször nem lenne lehetséges.

A kutatók most arra kérik a nemzetközi csillagászközösséget, hogy segítsenek tovább bővíteni a gammakitörések gyűjteményét. Az adatokat egy felhasználóbarát internetes alkalmazáson keresztül elérhetővé tették, és arra kérik kollégáikat, hogy egészítsék ki, lehetőleg ugyanolyan formátumban megosztott eredményekkel. Miután még több adat áll majd rendelkezésre, a kutatók további statisztikai vizsgálatokat fognak végezni, amelyek akár új felfedezésekhez is vezethetnek.

Forrás: ras.uc.uk, 2024.09.12.