Gammapurkaus

Gammapurkaus on avaruudessa tapahtuva valtava gammasäteiden purkaus, joka voi kestää sekunnin murto-osasta pariinkymmeneen minuuttiin. Gammapurkaus lähettää energiaa kapeina keiloina, jollainen voidaan havaita, kun se suuntautuu kohti Maata. Gammapurkauksia syntyy tähtien ytimien luhistuessa sekä mustien aukkojen ja neutronitähtien sulautuessa yhteen.

Hubble-avaruusteleskoopin ottama kuva gammapurkauksesta

Tyypit

Gammapurkaukset liittyvät mustiin aukkoihin, ja niitä on kahdentyyppisiä, pitkäaikaisia ja lyhytaikaisia. Pitkäaikaisessa gammapurkauksessa gammasäteilyä tulee 2–1 000 sekunnin ajan. Pitkäaikainen gammapurkaus käynnistyy, kun superraskaan, Aurinkoa yli 30 kertaa massiivisemman tähden ydin luhistuu sen ydinpolttoaineen loppuessa ja sen ympärillä käynnistyy valtava ydinräjähdys. Tähden sisäosa luhistuu joko suoraan mustaksi aukoksi tai ensin neutronitähdeksi, joka muutamassa minuutissa luhistuu edelleen mustaksi aukoksi. Mustan aukon syntyessä sen napojen suuntaan purskahtavat liikkeelle nopeat ainesuihkut, joissa plasman nopeus on vähintään 99,99 prosenttia valon nopeudesta. Kun suihkut törmäävät hitaampiin ainekuoriin, ne lähettävät suihkun suuntaan gammasäteilyä. Kun suihkut törmäävät avaruudessa tähden ympärillä olevaan aineeseen, syntyy pehmeämpää säteilyä röntgensäteilystä radioaaltoihin asti. Tämä jälkihehku näkyy röntgenalueella muutamia tunteja, optisella alueella viikon ajan ja radioalueella vuosien ajan. Suihku ja gammasäteily sammuvat, kun mustan aukon ympärille muodostunut kertymäkiekko on huvennut.

Lyhytaikainen gammapurkaus kestää sekunnin murto-osasta kahteen sekuntiin. Se syntyy, kun musta aukko ja neutronitähti sulautuvat yhteen. Lyhytaikainen gammapurkaus tapahtuu nopeasti, koska ympärillä ei ole tähteä. Ennen purkausta vanha kaksoistähti on luhistunut joko kahdeksi neutronitähdeksi tai neutronitähdeksi ja mustaksi aukoksi. Osapuolet törmäävät ja syntyy yksinäinen musta aukko, joka lähettää napojen suuntaiset ainesuihkut, joiden sisäisissä shokeissa syntyy gammasäteilyä. Jälkihehkua ei synny juuri lainkaan.

Näkyvyys

Taiteilijan näkemys gammapurkauksesta, jossa energia suuntautuu kahteen kapeaan keilaan.

Gammapurkauksessa syntyy vain vähän enemmän energiaa kuin tavallisessa supernovaräjähdyksessä. Gammapurkaus näkyy kuitenkin paljon supernovaa kauemmas, koska gammapurkauksessa energia purkautuu kapeina keiloina, joiden avautumiskulma on noin 5—25 astetta. Gammapurkaukset ovat niin voimakkaita, että maapallolla havaitaan kaikki sellaiset purkaukset, joiden keila suuntautuu kohti Maata. Keilan kapeudesta johtuen kaikista gammapurkauksista Maahan näkyy noin joka sadas tai tuhannes. Gammapurkauksia havaitaan keskimäärin yksi vuorokaudessa.

Gammapurkauksessa ei ole spektriviivoja, minkä vuoksi sen etäisyyttä on vaikea laskea. Etäisyys on voitu laskea vain sellaisille gammapurkauksille, joilta on löytynyt optinen jälkihehku.

Historia

Ensimmäiset havainnot gammapurkauksista tehtiin 1960-luvun lopulla ydinvalvontaa suorittavilla sotilassatelliiteilla, jotka tarkkailivat maapallolla tehtyjä ydinkokeita. Havainnot julkaistiin vasta neljä vuotta myöhemmin, kun oli varmistunut, että ne tulevat avaruudesta. 1990-luvulla varmistui, että gammapurkaukset tulevat Linnunradan ulkopuolelta, kun niiden jakauma taivaalla havaittiin hyvin tasaiseksi. Purkausten alkuperät alkoivat selvitä 1990-luvun lopulla, kun niiden jäljet alettiin nähdä myös muilla aallonpituuksilla.

Aiheesta muualla

• Kuvia tai muita tiedostoja aiheesta Gammapurkaus Wikimedia Commonsissa

• Scholarpedia: Gamma ray bursts theory (englanniksi)