Mi történt a neutroncsillagok összeolvadása után?

4832

Rádiótávcsöveknek az egész Földre kiterjedő hálózatával sikerült kimutatni, hogy a gravitációs hullámokat is produkáló 2017. augusztusi esemény során egy keskeny plazmanyaláb hagyta el az összeolvadt neutroncsillagokat, amely áttört az objektumot körülvevő burkon.

Mint emlékezetes, 2017 végén szenzációs felfedezést jelentettek be: első alkalommal sikerült olyan gravitációshullám-eseményt detektálni, amelyet az elektromágneses hullámok tartományában is észlelni tudtak. A tőlünk 130 millió fényévre levő galaxisban történt neutroncsillag-összeolvadást az amerikai LIGO és az európai VIRGO gravitációshullám-detektorok érzékelték. A neutroncsillagok igen kompakt, a Napénál valamivel nagyobb tömegű objektumok, de kiterjedésük egy Budapesthez hasonló városét sem éri el. A csillagászok a gamma-tartománytól kezdve a röntgen- és látható tartományon át a rádióig a teljes elektromágneses spektrumban meg tudták figyelni, hogy mi történt a jelenség során és utána. 16 nappal a két neutroncsillag összeolvadását jelző esemény után sikerült először a rádiósugárzást észlelni, ami az ezt követő időszakban még erősödött is.

Egy nemzetközi csillagászcsoport 2018 márciusában, mintegy 200 nappal később, öt kontinens közel 30 rádiótávcsövével figyelte meg a GW170817 utófénylését. Az alkalmazott mérési technika a nagyon hosszú bázisvonalú interferometria (VLBI), ami több, egymástól távol elhelyezkedő rádióteleszkóp összehangolt működésén alapul. Az adatok kombinálásával olyan finom részleteket figyelhetünk meg, mintha egy Föld méretű hatalmas rádiótávcsövet használnánk. Egy szemléletes hasonlattal élve, a fejlett mérési és adatfeldolgozási módszerekkel megláthatnánk akár egy embert is a Hold távolságában – legalábbis ami a felbontást illeti.

A mérési programban részt vevő rádióteleszkópok Ausztráliától és Óceániától kezdve Ázsián, Afrikán, Európán és Észak-Amerikán át figyelték a GW170817 rádió-utófénylését, 2018. március 12-én és 13-án (Kép: Paul Bowen / JIVE)

A Giancarlo Ghirlanda (INAF, Olaszország) vezette kutatócsoport eredményeit a rangos Science folyóirat közölte. A munkából két magyar csillagász (Paragi Zsolt, JIVE, Hollandia és Frey Sándor, MTA CSFK Konkoly Thege Miklós Csillagászati Intézete) is kivette a részét. A kibocsátott gravitációs hullámok és az elektromágneses sugárzás együttes detektálása révén a GW170817 eseményből eddig is rengeteg értékes információt szűrtek már le a kutatók. Több évtizedes tudományos elméletek nyertek igazolást vagy dőltek meg. A neutroncsillagok összeolvadását például ennek alapján a rövid gamma-kitörésekhez sikerült kötni. Az eseményt követően nagy mennyiségű anyag dobódott ki, ami egy táguló burokként veszi körbe az objektumot. Természetesen maradtak még bőven nyitott kérdések is, ezek egyikének megválaszolására volt hivatott a nagy felbontású rádióinterferométeres megfigyelés.

A várakozások szerint az anyag egy része két ellentétes irányú, keskeny nyalábba rendeződve, nagy sebességgel hagyta el az összeolvadó neutroncsillagokat. Az azonban nem volt világos, hogy ennek energiája elegendő-e a burok áttörésére, vagy inkább belülről járul hozzá annak tágulásához. Ennek eldöntésére csak a nyalábból érkező rádiósugárzás ilyen nagy felbontással történő megfigyelése adhatott választ.

Fantáziarajz a két neutroncsillag egybeolvadását követően kialakuló burokról és az azt áttörő keskeny, nagy energiájú plazmanyalábról (Kép: Beabudai Design)

A globális VLBI hálózattal végzett érzékeny mérések igazolták, hogy a halvány rádióforrás sugárzása igen kis térrészből ered. A táguló héj kiterjedése ezzel szemben nagyjából egy fényévnyi lenne. A szögméret tekintetében a fenti hasonlatot továbbgondolva: mintha egy teherautót képeznénk le a Hold felszínén. Az elméleti számítások és a megfigyelések összevetésével kiderült, hogy egyedül a keskeny plazmanyaláb jelenléte szolgálhat magyarázatul a látottakra.

(Fantáziakép: NASA / CXC / GSFC / B. Williams et al. / sagesolar)

Okkal remélhető, hogy a gravitációshullám-detektorok mérési programjának újraindulása után, az elkövetkező években még több neutroncsillag-összeolvadást sikerül majd megfigyelni. A kutatók mostani becslése szerint ezek közül legalább minden tizedik esetében figyelhetünk majd meg olyan plazmanyalábot, amely kijut az objektumot körülvevő burokból. Az ilyen jelenségek tanulmányozása révén még többet tudhatunk majd meg a világegyetem legnagyobb energia-felszabadulással járó eseményeiről.

Forrás:

Kapcsolódó linkek:

Hozzászólás

hozzászólás