Mi történik, ha két neutroncsillag nem fekete lyukként egyesül?

12701
Művészi illusztráció a GRB 200522A jelű rövid gammavillanásról, amelyről a kutatók bizonyították, hogy a valaha észlelt legfényesebb kilonóvát produkálta.(Forrás: NASA / ESA / D. Player (STScI))

Kiderült, hogy két egyesülő neutroncsillag nem szükségszerűen alkot fekete lyukat.

Az úgynevezett rövid gammavillanások (short gamma ray burst, sGRB) hátterében többnyire neutroncsillagok ütközése áll. Ezek a források legfeljebb két másodpercig sugároznak gammatartományban, de több energiát szabadítanak fel, mint a Nap egész életében. Amikor két neutroncsillag ütközik, elegendő tömeggel kell rendelkezniük ahhoz, hogy létrejöjjön egy fekete lyuk – feltéve, hogy nem veszítenek el az összeolvadás során túl sok anyagot.

A robbanásszerű összeolvadásokat követő utófénylés megfigyelése nehéz feladat. A GRB 200522A jelű gammavillanás utófénylését a Hubble-űrtávcsőnek köszönhetően azonban sikerült észlelni. A forrás gyengülő sugárzása fontos üzenetet hordoz: bármennyire erőszakos események is ezek a robbanások, nem feltétlenül nevezhetők kataklizmának. Ebben az esetben egy erős mágneses térrel rendelkező neutroncsillag, vagyis magnetár túlélhette az eseményt.

A gammavillanással kapcsolatos megfigyeléseiket Wen-Fai Fong (Northwestern University) és munkatársai az arXiv preprint portálon tették közzé. A szakcikket az Astrophysical Journal fogja közölni.

Furcsa kitörés

Elsőként a NASA Neil Gehrels Swift Obszervatóriuma észlelte a kitörést, amikor annak sugárzása 5,47 milliárd év űrbéli utazást követően elérte a Földet. Fong kutatócsoportja a Hubble-űrtávcsővel ismét megfigyelte az eseményt, és több földi obszervatórium is nyomon követte azt. Amikor összevetették az elektromágneses spektrum különböző tartományaiban gyűjtött adatokat – a rádiósugárzástól az infravörösön át a röntgenig –, a csoport tagjai eleinte nem tudták, mit is látnak.

Miután két neutroncsillag ütközik, az eredeti gammasugár-kitörést utófénylés követi, amelyet a lökéshullám sugároz. Amikor a lökéshullám megindul, a kirobbanó plazmából származó elektronok spirálvonalban megindulnak a hullám mágneses terét követve. A kilonóvának nevezett robbanás megmagyarázza a többi gammavillanás utófénylésének nagy részét. Erre az esetre azonban nem alkalmazható: az esemény infravörös sugárzása tízszer nagyobb, mint várták.

„Az a tény, hogy észleljük ezt az infravörös sugárzást, és hogy ennyire erős, azt mutatja, hogy a rövid gammavillanások valóban neutroncsillagok összeolvadásából eredeztethetők.” – mondja Edo Berger (Center for Astrophysics, Harvard & Smithsonian), a kutatócsoport tagja. „Meglepő módon azonban az ütközésnek nem egy fekete lyuk, hanem valószínűleg egy magnetár a végterméke.”

Animáció egy kilonóva-robbanásról. (Forrás: NASA, ESA, D. Player (STScI))

A túlélő: egy magnetár

A kutatók két lehetőséggel számolnak: az első szerint a neutroncsillagok ütközéséből született egy magnetár. A másik lehetőség az, hogy az ütközésből egy fekete lyuk keletkezett, amelyet egy plazmasugár kísér, ami relativisztikus sebességgel távolodik az ütközés helyétől, meglepően nagy szögben.

„Véleményem szerint a magnetár egyértelműbb magyarázatot ad a megfigyelt jelenségre.” – mondja Maria Grazia Bernardini (Brerai Obszervatórium, Olaszország), aki nem vett részt a kutatásban. A gammavillanásokkal foglalkozó kutató szerint valószínűtlen, hogy egy relativisztikus plazmasugár (jet) ilyen széles lenne; az ilyen jetek általában meglehetősen keskenyek. Emellett, teszi hozzá Fong kutatócsoportja, egy plazmasugár nem bocsátana ki megfelelő mennyiségű röntgensugárzást.

„A GRB 200522A lenyűgöző példája annak, hogy a rövid gammasugár-kitörések utófénylései még 15 évvel a felfedezésük után is tartogathatnak meglepetéseket.” – mondja Bernardini.

Ha egy magnetár túlélte az ütközést, akkor még sokáig ott lesz. Fong és munkatársai szerint a mágneses maradványnak észlelhető rádiósugárzást kell kibocsátania.

„Ha észlelnénk, az nemcsak a két lehetséges magyarázat között döntene ebben a konkrét esetben, hanem a magnetár-forgatókönyv régóta keresett füstölgő puskacsövét is jelentené, és közvetlen bizonyítékot szolgáltatna egy gammavillanással kapcsolatban álló stabil magnetár létére.” – mondja Bernardini.

Forrás: Sky & Telescope

Hozzászólás

hozzászólás