Gamma-kitörés
A gammakitörések (GRB-k) rendkívül energikus robbanásokból származó gammasugárzások. Ezeket távoli galaxisokban látták. Ezek a világegyetemben ismert legfényesebb elektromágneses események.
A kitörések milliszekundumtól akár több percig is tarthatnak, bár egy tipikus kitörés néhány másodpercig tart. A kezdeti kitörést általában hosszabb hullámhosszon (röntgen, ultraibolya, látható fény, infravörös és rádióhullámok) kibocsátott, hosszabb élettartamú "utófény" követi.
A legtöbb GRB egy szupernóva során kibocsátott intenzív sugárzás keskeny sugárzása, amikor egy hatalmas, gyorsan forgó csillag összeomlik, és fekete lyukká alakul. Úgy tűnik, hogy a GRB-k egy alosztálya (a "rövid" kitörések) más folyamatból, talán kettős neutroncsillagok összeolvadásából származik.
A legtöbb GRB forrása több milliárd fényévre van a Földtől. Ez arra utal, hogy a robbanások rendkívül energikusak: egy tipikus kitörés néhány másodperc alatt annyi energiát szabadít fel, mint a Nap a teljes 10 milliárd éves élettartama alatt. Nagyon ritkák (galaxisonként néhány darab millió évenként).
Az összes megfigyelt GRB a Tejútrendszeren kívülről származik. Hasonló jelenségek, lágy gamma ismétlődő kitörések, a Tejútrendszeren belüli magnetárokhoz kapcsolódnak. Felmerült, hogy egy gammakitörés a Tejútrendszerben tömeges kihalást okozhat a Földön. Ilyen eset nem ismert.
Művészi illusztráció egy csillagkeletkezési régióban bekövetkező fényes gammakitörésről. A robbanásból származó energia két keskeny, ellentétes irányú sugárban sugárzik.
Történelem
A gammakitöréseket először az 1960-as évek végén figyelték meg az amerikai Vela műholdak, amelyeket az űrben tesztelt nukleáris fegyverek által kibocsátott gammasugárzási impulzusok észlelésére építettek.
1967. július 2-án, 14:19 UTC-kor a Vela 4 és a Vela 3 műholdak olyan gamma-sugárzást észleltek, amely nem hasonlított egyetlen ismert nukleáris fegyver jeléhez sem. A Los Alamos-i tudományos laboratórium csapata nem tudta, hogy mi történt, de nem tartotta az ügyet különösen sürgősnek, ezért az adatokat vizsgálatra elraktározta.
A különböző műholdak által észlelt kitörések eltérő érkezési idejének elemzésével a kutatócsoport képes volt tizenhat kitörés12-16 égboltbeli pozíciójának durva becslését meghatározni, és véglegesen kizárni a földi vagy napenergia eredetét. A felfedezést 1973-ban tették közzé.
A BATSE-misszió során észlelt összes gammakitörés helyzete az égbolton. Az eloszlás véletlenszerű, nincs koncentráció a Tejútrendszer síkja felé, amely vízszintesen fut a kép közepén.
Hosszú gammakitörések
A legtöbb megfigyelt esemény két másodpercnél hosszabb ideig tart, és hosszú gammakitörésnek minősülnek. Ezeket sokkal részletesebben tanulmányozták, mint rövid társaikat. Majdnem minden jól tanulmányozott hosszú gammakitörést gyorsan keletkező csillagkeletkezési galaxishoz, és sok esetben magösszeomló szupernóvához is társítottak. Ez összekapcsolja a hosszú GRB-ket a nagy tömegű csillagok halálával. A nagy vöröseltolódásnál (nagy távolságoknál) végzett hosszú GRB utófény megfigyelések szintén arra utalnak, hogy a GRB-k csillagkeletkezési régiókból származnak. Ez azért van így, mert a távoli galaxisok megfigyelése azt jelenti, hogy visszatekintünk az időben a galaxisok egy korábbi szakaszába.
Energetika
A gammakitörésekről úgy gondolják, hogy erősen koncentrált robbanások, amelyekben a robbanási energia nagy része egy keskeny relativisztikus sugárban halad a fénysebesség 99,995%-át meghaladó sebességgel.
A jet hozzávetőleges szögszélességét (azaz a sugárzás mértékét) közvetlenül meg lehet becsülni az utófényes fénygörbékben megfigyelhető "jet-törések" alapján: ez az az idő, amely után a lassan lecsengő utófény hirtelen halványodni kezd, mivel a jet lelassul és már nem tudja olyan hatékonyan sugározni a sugárzását. A megfigyelések szerint a jet szöge jelentősen változik, 2 és 20 fok között.
Mivel energiájuk erősen sugárzott (nagyon keskeny), a legtöbb kitörés által kibocsátott gammasugárzás elkerüli a Földet, és soha nem észlelhető. Amikor egy gammakitörés a Föld felé irányul, az energiának egy viszonylag keskeny sugárnyaláb mentén történő fókuszálása miatt a kitörés sokkal fényesebbnek tűnik, mintha az energiája gömb alakú sugárzás lenne. Ha ezt a hatást figyelembe vesszük, akkor a tipikus gammakitörések valódi energiakibocsátása körülbelül 1044 J, vagyis a Nap tömegének kb. 1/2000-ed része.
Ez a fényes Ib/c típusú szupernóvában (néha "hipernóvának" is nevezik) felszabaduló energiához hasonlítható. Nagyon fényes szupernóvákat láttak a legközelebbi GRB-k némelyikének helyén.
Kérdések és válaszok
K: Mik azok a gammakitörések?
V: A gammakitörések (GRB-k) rendkívül energikus robbanásokból származó gammasugárzások.
K: Mennyi ideig tartanak jellemzően a GRB-k?
V: A GRB-k milliszekundumtól akár több percig is tarthatnak, bár egy tipikus kitörés néhány másodpercig tart.
K: Mi a legtöbb GRB forrása?
V: A legtöbb GRB egy szupernóva során kibocsátott intenzív sugárzás keskeny sugárzása, amikor egy hatalmas, gyorsan forgó csillag összeomlik, és fekete lyukká alakul.
K: Honnan származik a legtöbb megfigyelt GRB?
V: Az összes megfigyelt GRB a Tejútrendszeren kívülről származik.
K: Mennyi energiát szabadít fel egy átlagos kitörés?
V: Egy tipikus kitörés néhány másodperc alatt annyi energiát szabadít fel, mint a Nap a teljes 10 milliárd éves élettartama alatt.
K: Mennyire ritkák a GRB események?
V: Nagyon ritkák (galaxisonként néhány galaxisonként egymillió év alatt).
K: Jelenthetnek-e veszélyt a gammakitörések a saját galaxisunkban?
V: Felmerült, hogy egy gammakitörés a Tejútrendszerben tömeges kihalást okozhatna a Földön, de ilyen eset nem ismert.
