Először mérték meg egy neutroncsillag sugársebességét

A fénysebesség egyharmadával a neutroncsillagból származó sugár sokkal lassabb, mint a fekete lyukaké, de megnyithatja az ajtót néhány fontos kérdés megválaszolásához.

A csillagászok megtalálták a módját az akkrétáló neutroncsillagok által keltett sugarak mérésének, írja az IFLScience. Remélhetőleg az ilyen mérések nagy mintájának elvégzése után megválaszolható lesz egy olyan kérdés, amely a sugárhajtóművek felfedezése óta foglalkoztatja a csillagászokat.

Mi gyorsítja fel ilyen látványosan ezeket a sugarakat?

Az egyik elmélet szerint mágneses mezők a csillag körül; egy másik szerint ez maga a csillag.

Sok fekete lyuk, különösen a szupermasszív fekete lyukak a galaxisok szívében, elképesztő sebességre gyorsítják fel az anyagsugarat. Kevésbé köztudott, hogy egyes neutroncsillagok ugyanezt teszik.

Dr. Tom Russell, az Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica Cosmica munkatársa elmondta az IFLScience-nek, hogy időnként a fehér törpék is sugároznak anyagot.

Hogy születnek a sugarak?

Az anyagsugarak a neutroncsillagok felhalmozódásának termékei. Ezek a csillagok fokozatosan több anyagot vonnak be rájuk, például egy kísérőcsillagtól, amelyet erősebb gravitációjuk szétdarabol. A neutroncsillagoknak csak egy kis része csinálja ezt, de ez még mindig tízezreket jelent csak a Tejútrendszerben.

Az akkréciós korongban lévő anyag lassan spirálisan befelé halad, amíg a neutroncsillagra esik. „Ez egy nagyon stabil és állandó folyamat” – mondta Russell az IFLScience-nek. Amint azonban eléri a csillagot, addig gyarapodik, amíg el nem éri a kritikus sűrűséget, és termonukleáris kitörésen megy keresztül, amit gamma- és röntgensugárzás kísér.

Az, hogy ez milyen gyakran történik, az akkréció sebességétől és esetleg a csillaggal kapcsolatos egyéb tényezőktől függ. A 4U 1728-34 esetében ezek a kitörések néhány óránként fordulnak elő.

Így sikerült végre megmérni

Russell annak a csapatnak a tagja, akik rájöttek, hogy a különböző hullámhosszokon működő távcsövek kombinációjával ezeket a kitöréseket a sugarak sebességének mérésére használhatják.

„A robbanás megmondja nekünk, hogy mikor indították el a kibocsátott anyagsugarakat, és egyszerűen időzítjük őket, ahogy lefelé haladnak – akárcsak egy 100 méteres sprintert, amint a rajtkockák és a célvonal között mozog” – mondta James Miller-Jones professzor a Nemzetközi Rádiócsillagászati Kutatóközponttól.

Térben és időben

A sebesség kiszámításához a távolság és az idő ismerete is szükséges. Russell elmagyarázta, hogy a sugár frekvenciája a csillagtól való távolság függvényében változik. „A fekete lyukakkal és a neutroncsillagokkal kapcsolatos korábbi tanulmányok és az elmélet segítségével meg tudjuk határozni azt a távolságot, amely egy adott frekvenciához kapcsolódik” – mondta.

Mindezt összeadva a csapat a fénysebesség 38 százalékát érte el (114 000 kilométer/másodperc) a 4U 1728-34 esetén. Ez csekély a fekete lyukakhoz képest, amelyek sugarai a feltételezések szerint meghaladják a fénysebesség 99 százalékát. Tekintettel a neutroncsillagok sokkal kisebb szökési sebességére, a különbség nem meglepő.

A fontosabb megállapítás akkor jön, ha a munkát több neutroncsillagra is kiterjesztik

„Ha maga a csillag a felelős, akkor közvetlen kapcsolatot kell látnunk a sugár sebessége és a neutroncsillag forgása között” – mondta Russell. A neutroncsillagok forgása sokkal könnyebben mérhető, mint a fekete lyukaké, ami megkönnyíti az összehasonlítást. Ha a kapcsolatot nem találják, valószínűleg a mágneses mezők a felelősek.

„Az a nagyszerű ebben a műben, hogy nagyon reprodukálható” – mondta Russell. „Két távcsőre van szükségünk, amelyek egyszerre néznek egy neutroncsillagot, de nem hagyatkozunk egy csomó elméletre az eredmény eléréséhez.”

Ebben az esetben ez a két teleszkóp az Integral gammasugár-űrtávcső és az Australian Telescope Compact Array volt, egy hat tányérból álló készlet, amelyek együtt működhetnek. Mindegyiknél több óra időre volt szükség az eredmények eléréséhez, de ez a tapasztalat növekedésével csökkenhet.

A szupermasszív fekete lyukak anyagsugarai alakíthatják egy galaxis fejlődését, ezért ezek megértése még fontosabb

„Annak ellenére, hogy alapvetően eltérő fizikai jellemzőkkel rendelkeznek, mármint az eseményhorizont a csillagfelülethez képest, nagyon kevés különbséget azonosítottak a kibocsátott sugarak között, azon túl, hogy a sugarak általában világosabbnak tűnnek a fekete lyukrendszerekben hasonló röntgenfényességet” – jegyzik meg a szerzők. Arra utalnak, hogy az itt levont tanulságoknak szélesebb körű alkalmazása is lehet.

Ez is érdekelhet:

• Az első kép a mágneses mezőről galaxisunk közepén sok mindent felfed
• Az összeolvadó csillagok óriási szörnyetegeket képesek létrehozni