Számos égi esemény képes nagy energiájú, ún. gammakitöréseket (GRB-ket, az angol gamma-ray burst kezdőbetűiből) produkálni. Ezek a legfényesebb jelenségek az univerzumban, eredetük pedig sokszor fejtörést okoz a kutatóknak. A rövid gammakitörések legtöbbször csillagmaradványok (pl. kettős neutroncsillagok) összeolvadásakor jönnek létre. 2023 novemberében Sandro Mereghetti (INAF) és munkatársai azonosították a GRB 231115A jelű gammavillanást, amelynek eredete azonban meglepetéseket tartogatott. Eredményeiket 2024 májusában publikálták a Nature magazin hasábjain.
Optikai kép az M82-ről. A GRB 231115A meghatározott pozíciója egybeesik a közeli csillagontó M82 galaxissal. A fehér kör az észlelt jel pozícióját jelzi 90%-os valószínűséggel.
A csupán 93 ezredmásodpercig tartó kitörést több műszer is sikeresen érzékelte. Csak az INTEGRAL Kitörési Riasztórendszer (INTEGRAL Burst Alert System) volt képes pontosan beazonosítani a forrás helyét, mégpedig az M82 csillagontó galaxist. Az INTEGRAL fedélzetén két IBIS detektor – az ISGRI és a PICsIT – gyűjtött adatot az eseményről.
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 fotonok számáat az első detektálástól számított idő függvényében (T0= 2023. november 15. 15 óra 36 perc 20 másodperc 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 231115A esetében azonban több érv is amellett szól, hogy egy magnetár flerjét figyelték meg a kutatók. Magnetároknak nevezzük az olyan neutroncsillagokat, amelyeknek rendkívül erős a mágneses terük. Maguk a neutroncsillagok rövid életű, nagy tömegű csillagok maradványai, amelyek szupernóva-robbanások során keletkeznek. A magnetárok kitörései igen ritka események, ötven év alatt csupán három ilyent figyeltek meg
Gammakitörésekhez hasonló felfénylést nem csak kompakt csillagok maradványainak összeütközése okozhat, az egyes források megkülönböztetése pedig nem egyszerű feladat. A GRB 231115A esetében azonban több érv is amellett szól, hogy egy magnetár flerjét figyelték meg a kutatók. Magnetároknak nevezzük az olyan neutroncsillagokat, amelyeknek rendkívül erős a mágneses terük. Maguk a neutroncsillagok rövid életű, nagy tömegű csillagok maradványai, amelyek szupernóva-robbanások során keletkeznek. A magnetárok kitörései igen ritka események, ötven év alatt csupán három ilyent figyeltek meg galaxisunkban, a Tejútrendszerben.
a Tejútrendszerben.
A GRB 231115A során kibocsátott energia mértéke jelentősen alulmúlja a rövid GRB-k esetében megszokott értékeket, azonban jól egyezik az eddig megerősített három magnetárkitörés energiakibocsátásával. További megerősítést keresve a szerzők bevetették a Swift és az XMM-Newton űrtávcsöveket is, amelyekkel röntgentartományban végeztek méréseket. Nem detektáltak utófénylést, ami szintén arra utal, hogy nem egy GRB-t észleltek. Végül, de nem utolsósorban, 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. Mindkettőn egy erős kezdeti jel, majd egy gyengébb kitörés és azt követően elnyújtott lecsengés látszik.
Nem meglepő, hogy éppen az M82-höz hasonló, csillagontó galaxisban figyeltük meg ezt a jelenséget. Itt ugyanis rengeteg fiatal, nagy tömegű csillag keletkezik, amelyek szupernóva-robbanás kíséretében neutroncsillagként fejezik be életüket, és 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 becslést végeztek az M82-ben az óriásflerek gyakoriságára, amelynek 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.