Gammapurkauksessa voi minuutissa vapautua yhtä paljon energiaa kuin Auringosta sen koko elinaikana. Nämä eri puolilla taivasta havaitut gammasäteilyn leimahdukset pysyivät arvoituksena 30 vuotta. Nyt pohditaan niiden syntytapaa: hypernovaräjähdys vai kosminen kolari?


Sisältö jatkuu mainoksen alla

TEKSTI:Leena Tähtinen

Sisältö jatkuu mainoksen alla

Gammapurkauksessa voi minuutissa vapautua yhtä paljon
energiaa kuin Auringosta sen koko elinaikana. Nämä eri puolilla
taivasta havaitut gammasäteilyn leimahdukset pysyivät arvoituksena 30 vuotta.
Nyt pohditaan niiden syntytapaa: hypernovaräjähdys vai kosminen kolari?

Julkaistu Tiede-lehdessä

5/2000

Jos gammapurkaus tapahtuisi Orionin tähdistössä, joka on noin 800 valovuoden päässä meistä, sen näkyvä jälkihehku loistaisi Aurinkoa kirkkaammin. Eikä siinä kaikki. Itse gammavälähdys sisältää miljoona kertaa enemmän energiaa kuin näkyvä hehku.

Ensimmäiset gammasäteilyn purkaukset rekisteröitiin 1960-luvulla: kerran, pari päivässä jossakin päin taivasta välähti. Välähdykset havaittiin suurienergiaista gammasäteilyä mittaavilla laitteilla, ei silmin tai näkyvää valoa keräävillä kaukoputkilla. Leimahdukset kestivät sekunnin murto-osista muutamiin kymmeniin sekunteihin. Missä ja mikä leimahtaa, kysyivät tähtitieteilijät. Kysymistä jatkui kolmisenkymmentä vuotta.

Vielä kolmisen vuotta sitten purkausten valtavasta energiastakaan ei oltu varmoja, sillä tutkijat eivät tieneet, kuinka kaukana ne välähtelivät. Kukaan ei myöskään ollut nähnyt niistä tulevaa valoa.

Satelliitti paikansi välähdyksen

Jokaisessa tähtitaivaan tapahtumassa muodostuu monenlaista säteilyä. Aallonpituudeltaan erilaiset säteilyt sisältävät erilaista tietoa, joten tuntemattomien ilmiöiden selvittäminen sujuu sitä paremmin, mitä useammalla aallonpituudella niitä kartoitetaan.

Siksi gammapurkauksiakin yritettiin jäljittää muilla aallonpituuksilla.

Gammasäteilyä havaitsevien laitteiden erotuskyky oli kuitenkin niin huono, ettei purkausten paikkaa osattu määrittää tarkasti. Miten tutkia ilmiötä, jonka paikka tunnetaan vain suurin piirtein, ja joka loppuu heti alkuunsa? Vastaus oli pitkään ei mitenkään, sillä ennen kuin kaukoputket oli ehditty suunnata välähdykseen, se oli jo ohi.

  gammapurkaus. Myöhemmin Hubble-avaruusteleskooppi kuvasi saman purkauksen optisen jälkihehkun, jonka spektristä määritettiin säteilylähteen etäisyys. Näin vahvistui, että välähtelyt tapahtuvat kaukaisissa galakseissa. Tätä oli uumoitu, koska purkausten jakauma on tasainen, eli niitä havaitaan joka puolella taivasta.

Nyt nappaa heti

Havaintoverkot on jo trimmattu ja purkausten yksityiskohdat avautuvat.

Tammikuussa 1999 tähtitieteilijät näyttivät refleksiensä nopeuden. Silloin Maata kiertävä Compton Gamma Ray Observatory, CGRO, havaitsi purkauksen ja tieto siitä saavutti noin 75 tähtitietelijää eri puolilla maailmaa neljässä sekunnissa.

Sähköpostiviesti sisälsi purkauksen paikan viiden kaariasteen tarkkuudella. Tarkoitusta varten suunniteltu optinen robottikaukoputki Rotse (Robotic Optical Transient Search Experiment) oli paikantanut purkauksen 22 sekuntia leimahduksen rekisteröinnin jälkeen, kertoi Astronomy-lehti.

Gammapurkausten seurantaan erikoistuneilta kaukoputkilta vaaditaan kykyjä, joita perinnäisillä teleskoopeilla ei ole. Putken on muun muassa käännyttävä hetkessä mihin tahansa taivaan suuntaan. Rotse osuu kohteeseensa 10 sekunnissa, kun tavalliselta kaukoputkelta kuluu minuutteja.

Toistakymmentä purkausta on jo tutkittu gammasäteilyn ja näkyvän valon lisäksi röntgen- ja radioalueella.

Pohjoismaatkin mukana

CGRO ohjattiin alas viime kesäkuun alussa, joten rekisteröinti on parhaillaan pääasiallisesti BeppoSaxin harteilla. Pian se saa seurakseen Hete II -satelliitin, jonka lähtöpäiväksi on suunniteltu 20.7. 2000. Parin vuoden päästä paikantamisapuun lähetetään vielä italialaisten suunnittelema Agile-niminen instrumentti.

Gammasatelliittien purkaushälytyksiä tottelee joukko maanpäällisiä teleskooppeja. Yksi näistä on yhteispohjoismainen teleskooppi NOT, joka mittaa gammavälähdysten optista jälkihehkua. NOT on kunnostautunut erityisesti kaukoputkena, jolla määritettiin ensimmäisenä purkauksesta tulevan valon polarisaatio.

Gammavälähdyksen oletetaan yleisesti olevan synkrotronisäteilyä, jollaista syntyy elektronien kieppuessa magneettikentässä. Valon polarisaatio kertoo magneettikentän muodosta, joten polarisaatiomittaukset auttavat selvittämään, mikä purkauksen aiheuttaa ja miten purkaus etenee.

Hypernova räjähtää

Tarkka kuva siitä, millaisissa oloissa purkaus tapahtuu, on yhä avoin. Purkauksessa vapautuva energia on huikea. Tällaisia energiapommeja voisi syntyä esimerkiksi kahden neutronitähden tai neutronitähden ja mustan aukon törmätessä toisiinsa.

Huhtikuussa 1998 BeppoSax havaitsi gammapurkauksen, joka myöhemmin paikannettiin kaukaisessa galaksissa räjähtäneeseen supernovaan. Tämän leimahduksen selitykseksi ehdotettiin uuden novaluokan, hypernovien, olemassaoloa.

Hypernovana räjähtäisi massiivinen tähti, jonka ulos kiitävät kuorikerrokset putoaisivat takaisin tähden keskustaan muodostuneeseen mustaan aukkoon.

Välähdyksiä kahta lajia

  merkitystä. Nyt näyttää siltä, että purkaukset jakautuvat alle sekunnin leimahduksiin ja 10-200 sekunnin loimotuksiin.

Pidempien purkausten oletetaan syntyvän hypernovissa. Kaikissa tunnetuissa pitkäkestoisten purkausten isäntägalakseissa muodostuu näet runsaasti tähtiä, joten niissä todennäköisesti syntyy myös runsaasti nopeasti luhistuvia massiivisia tähtiä.

Lyhyet välähdykset liittynevät kosmisiin kolareihin. Näiden välähdysten isäntägalakseja ei toistaiseksi ole pystytty tunnistamaan.

Se kuitenkin tiedetään, että purkaukset leimahtelevat kaukana. Onneksi, sillä naapurissa sattuva leimahdus olisi kohtalokas.

Näin määritellään

• Gammapurkaus: Joitakin sekunteja tai enintään pari kolme minuuttia kestävä gammasäteilyn leimahdus, joka voi tulla mistä päin taivasta tahansa.


• Gammasäteily: Suurienergiaista eli lyhytaaltoista sähkömagneettista säteilyä; aallonpituudeltaan lyhyempää kuin ultravioletti- ja röntgensäteily. Rekisteröidään gammailmaisimin.


• Hypernova: Massiivisen tähden räjähdys, jossa tähden kuoret putoavat tähden keskustaan syntyneeseen mustaan aukkoon. Voimakkaampi kuin supernovaräjähdys.

Mitataan myös Maasta

šerenkov-säteilyä, joka näkyy hetkellisenä sinisenä hohteena.

šerenkov-säteilyä.

Magic pystyy havaitsemaan hyvin kaukaisia purkauksia, mutta ennen kaikkea se mittaa suurienergiaisempaa gammasäteilyä kuin nykyiset laitteet. Näin tutkijat saavat uudenlaisia vinkkejä purkausten luonteesta.

Leena Tähtinen on tähtitieteen dosentti, vapaa tiedetoimittaja ja Tiede 2000 -lehden vakituinen avustaja. Tällä palstalla hän taustoittaa tähtitieteen uutistapahtumia.

bepposax.gsfc.nasa.gov/

perustietoja ja uutisia gammapurkauksista:


www.batse.com

animaatio tähden syöksystä mustaan aukkoon:


oposite.stsci.edu/pubinfo/pr/1998/17/content/GRB.mov

Sisältö jatkuu mainoksen alla