Magnetárok okozhatják a gyors rádiókitörések egy részét?

2906

A Tejút egyik magnetárjából származó rádióvillanás mélyreható elemzése arra utal, hogy magnetárok produkálhatják a gyors rádiókitörések némelyikét.

Korábban beszámoltunk róla, hogy a Tejútrendszer egyik magnetárja (egy hatalmas mágneses térrel rendelkező neutroncsillag) erőteljes rádiókitörést produkált, amelyet egy röntgenvillanás kísért. A forrás hasonlított az extragalaktikus eredetű gyors rádiókitörésekre (Fast Radio Burst, FRB), azokra a rövid, mégis erőteljes „villanásokra”, amelyek némelyike több mint egymilliárd fényév távolságból érkezik.

Művészi illusztráció egy erőteljes mágneses térrel rendelkező neutroncsillag, egy magnetár mágneses erővonalairól. (Forrás: ESA)

Ez idáig a csillagászok 118 gyors rádiókitörést azonosítottak (és még több száz vár arra, hogy megerősítsék), de mindeddig egyik sem állt kapcsolatban ismert forrással. Ezek a villanások olyan rövidek – csupán néhány milliszekundumig tartanak –, hogy a forrásuk helymeghatározása rendkívül nehéz. Csak arra a néhány kitörésre támaszkodhatunk, amely megismétlődik. A gyors rádiókitörések felfedezésére és lokalizálására még új műszereket is fejlesztettek.

A Nature folyóiratban november 4-én egy nemzetközi együttműködés eredményeit ismertető cikk jelent meg, amelyben a szerzők igazolják, hogy a Tejútrendszer magnetárjának rádióvillanása valójában gyors rádiókitörés volt, amely most az FRB 200428 jelzést kapta. Az eredmények határozottan leszűkítik a rejtélyes forrásokkal kapcsolatos találgatásokat.

Gyors rádiókitörés egy szomszédnál

A négy hatalmas antennából álló kanadai CHIME rádióteleszkóp, bár nem gyors rádiókitörések felfedezésére épült, kiválónak bizonyult ezen a téren is. A CHIME április 28-án két erőteljes kitörést észlelt, mindkettő 1 milliszekundumnál rövidebb ideig tartott, és köztük csupán 30 milliszekundum telt el, vagyis a teljes esemény a másodperc törtrésze alatt lejátszódott.

A kanadai CHIME teleszkóp. (Forrás: Andre Renard / CHIME)

A teleszkóp perifériásan érzékelte az eseményt. Ennek ellenére a kutatók elég nagy pontossággal kiszámították, hogy az esemény forrása a tőlünk 30 ezer fényévre lévő, SGR 1935+2154 jelzésű aktív magnetár.

A felfedezés felgyorsította a STARE2 rádiótávcső-hálózat kutatóinak munkáját, akik kifejezetten a Tejút valamely pontjából eredő gyors rádiókitörések felkutatására fejlesztették ki műszerüket. Az első megfigyelési év végén, amelynek során egyet sem találtak, a kutatócsoport arra a következtetésre jutott, hogy kevesebb, mint 10% az esély arra, hogy észleljünk egy FRB-t a saját galaxisunkban. „Amikor először megláttuk az adatokat, lefagytam.” – mondta Christopher Bochenek (Caltech). „Teljesen letaglózott az izgatottság.”

A CHIME segítségével meghatározták a forrás helyzetét, a STARE2 pedig alkalmas volt arra, hogy megbecsüljék vele az energia nagyságát, amelyet a magnetár ilyen rövid idő alatt kibocsátott. „A STARE2 segítségével megerősíthettük, hogy a kitörés energiájának nagysága összevethető az extragalaktikus kitörések energiájával.” – magyarázza Bochenek. Az, hogy összevethető, nem azt jelenti, hogy egyenlő: a magnetár rádiókitörése nagyjából 30-szor gyengébb volt, mint a leggyengébb, galaxisunkon kívüli FRB. Az átlagos, galaxison kívüli gyors rádiókitörésekhez képest pedig ezerszer gyengébb.

A STARE 2 rádiótávcső-hálózat egyik vevője a kaliforniai Goldstone-ban. (Forrás: NASA / JPL-Caltech)

„Az a meglepő, hogy a saját galaxisunkban egyáltalán láttunk valamit, tekintve, hogy az FRB-k milyen ritkák.” – mondja Bochenek. Az eredmény arra utal, hogy csak a jéghegy csúcsát látjuk: a gyors rádiókitörések többsége sokkal alacsonyabb energiaszinteken következik be, ezért nem érzékeltük eddig őket.

A bejelentést megfigyelések sokasága követte, amelyeket a The Astronomer’s Telegram elektronikus körlevél is közölt. Ezek közül több is volt, amely már korábban nyomon követte a magnetárt, ilyen volt a kínai FAST (Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope) rádiótávcső, a világ legnagyobb rádiócsillagászati antennája is, amely éppen abban a hónapban kezdte megfigyelni a magnetárt, és a NASA Neil Gehrels Swift Obszervatóriuma, amely a magnetárt röntgen és gamma tartományban vizsgálta.

Miközben a Swift érzékelt egy erőteljes röntgenkitörést, amely a rádiókitöréshez tartozott, addig a FAST, amely sokkal érzékenyebb a CHIME és a STARE2 teleszkópoknál, semmit sem észlelt. A rádióantenna sajnos éppen a gyors rádiókitörés alatt nem vizsgálta a magnetárt. Bár a FAST a következő napokban figyelte a magnetárt, miközben az gammakitöréseket produkált, a kutatók ugyanabban az időben nem észleltek rádió-impulzusokat.

Egy magnetárt mindenkinek?

A magnetárok mágneses tere igen erős: több mint 1013 gauss, vagyis a legerősebb, ember alkotta mágnesnél tízmilliószor erősebb. Mágneses terük hatalmas ereje mutatja, hogy a magnetárok igen intenzív jelenségeket produkálhatnak. A csillagászok szerint elképzelhető, hogy nekik tulajdoníthatók a Világegyetem legnagyobb energiájú eseményei, beleértve a 2007-ben felfedezett gyors rádiókitöréseket is.

Ezelőtt nem volt teljességgel biztos, hogy a források magnetárok – jegyzi meg Bing Zhang (University of Nevada). Korábban, egy másik magnetár kitörését vizsgálva több kutató úgy gondolta, hogy a magnetárok sosem lesznek képesek akkora energiát kibocsátani, ami egy gyors rádiókitöréshez kell.

A mostani felfedezésnek köszönhetően tisztábban látunk: arra utal, hogy a gyors rádiókitöréseket magyarázó több tucat elmélet közül az egyik, miszerint magnetár a forrásuk, legalább bizonyos esetekben igaz lehet. Ráadásul, mivel a STARE2 rádiótávcső-hálózatot kifejezetten a Tejútrendszer gyors rádiókitöréseinek észlelésére tervezték, és már több mint egy éve vizsgálja galaxisunkat, Bochenek és munkatársai meg tudták becsülni a magnetár-kitörések gyakoriságát, ami a becslések szerint elég nagy ahhoz, hogy magyarázatot adjon az összes gyors rádiókitörésre.

Az SGR 1935 adatai arra utalnak, hogy a rádiókitörés egy magnetár közeléből, annak magnetoszférájából érkezett. Egyelőre nem tudjuk, mi okozta pontosan, de elképzelhető, hogy a csillag kérge felszakadt, ahogy ezen az illusztráción is látható. (Forrás: NASA’s Goddard Space Flight Center / S. Wiessinger)

Természetesen ez még nem jelenti azt, hogy a többi magyarázat kizárható. A Tejútrendszer magnetárja nem ismételte meg a kitörést olyan módon, ahogy a gyors rádiókitörések szokták, jegyzi meg Zhang. Az ilyen „termékeny ismétlőknek” más típusú magnetároknak kell lenniük, amelyek talán újszülöttek és gyorsan forognak – mondja – ha egyáltalán valóban magnetárok.

Egy másik lehetőség, amit nagyrészt kizártak, az, hogy a gyors rádiókitöréseket tápláló forrás valamilyen katasztrofális esemény lehet: neutroncsillag-összeolvadás, vagy egy neutroncsillag beolvadása egy fekete lyukba. „Még nincsenek megerősítve ezek a forgatókönyvek.” – mondja Daniele Michelli (McGill University), a CHIME-együttműködés tagja. „Ha van is ilyen, nagyon ritka eseménynek kell lennie. Csupán a gyors rádiókitörések kis része lehet katasztrófa-esemény.”

Forrás: Sky & Telescope

Hozzászólás

hozzászólás