Pókként falja fel társát egy gamma-sugarakat is kibocsátó neutroncsillag

6127

A 4,1 méteres chilei SOAR teleszkóppal felfedeztek egy kettőscsillagot, amelyben egy éppen fehér törpévé váló csillag a közelmúltban felpörgő, gyorsan forgó neutroncsillaggal közös rendszerben kering. Az eredetileg a Fermi-űrtávcső által észlelt csillagpáros lehet a hiányzó láncszem az ilyen összetett kompakt kettőscsillagok fejlődésében.

Művészi illusztráció a fehér törpévé váló csillag és a milliszekundumos pulzár kettőséről. (Forrás: NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva/Spaceengine; M. Zamani (NSF’s NOIRLab))

A gamma-sugárzás rejtélyes, fényes forrásáról kiderült, hogy egy gyorsan forgó neutroncsillag – egy milliszekundumos pulzár –, amely körül egy rendkívül kis tömegű, fehér törpévé váló csillag körül kering. A csillagászok ezeket a szoros kettősöket „póknak” nevezik, mert a pulzár úgy szívja el a társcsillag külső rétegeit, mint egy pók, és áldozata a folyamat közben fehér törpévé válik.

A kettőscsillagot a NASA Fermi-űrtávcsöve katalogizálta, amely 2008-as felbocsátása óta gyűjti a Világegyetem erőteljes gamma-sugárzást kibocsátó objektumait. A közben talált források nem mindegyikét osztályozták, és ezek közé tartozik a 4FGL J1120.0-2204 jelű égitest is, amely a második legfényesebb, ezidáig ismeretlen gamma-forrás.

Amerikai és kanadai csillagászok Samuel Swihart (US Naval Research Laboratory) vezetésével a SOAR teleszkóp Goodman Spektrográfja segítségével vizsgálták meg a 4FGL J1120.0-2204 gamma-forrást. A NASA Swift űrtávcsövével és az Európai Űrügynökség XMM-Newton űrtávcsövével is megfigyelt égitest röntgensugárzást is kibocsát. A kutatók megállapították, hogy a kettős rendszerben található egy másodpercenként több százszor megforduló milliszekundumos pulzár, valamint egy rendkívül kis tömegű, fehér törpévé váló csillag. A csillagpár több mint 2600 fényévre van tőlünk.

A kettőscsillag optikai spektruma megmutatta, hogy a fehértörpe-kezdemény kísérőjének fénye Doppler-eltolódást szenved – váltakozva a vörös és a kék felé tolódik –, ami azt jelzi, hogy 15 óránként kerül meg egy kompakt, nagy tömegű neutroncsillagot.

„A spektrum segítségével becsülhettük a társcsillag hőmérsékletét és felszíni gravitációját.” – mondja Swihart, akinek a kutatócsoportja a kapott adatokat alkalmazta a kettős csillagrendszerek fejlődését leíró modellekre. Ennek segítségével a kutatók megállapították, hogy a társcsillag egy rendkívül kis tömegű fehér törpe előcsillaga, amelynek felszíni hőmérséklete 8200 Celsius-fok, tömege pedig a Nap tömegének 17%-a.

Amikor egy 1 naptömegű vagy kisebb csillag élete végéhez ér, kifogy a magjában zajló nukleáris fúziót tápláló hidrogénből. Egy időre a hélium veszi át ezt a szerepet, míg a csillag összehúzódik és felmelegszik, majd ennek hatására kitágul, és több száz millió kilométeres vörös óriássá fejlődik. Végül a megduzzadt csillag külső rétegei átvándorolhatnak a társcsillagra, a magfúzió leáll, és az égitest nagyjából földméretű fehér törpévé válik, amely 100 ezer Celsius-fokot is meghaladó hőmérsékleten izzik.

A 4FGL J1120.0-2204 rendszer fehér törpéjének előcsillaga még nem ment végig ezen a fejlődésen. „Jelenleg hatalmas, a sugara körülbelül ötször nagyobb, mint egy átlagos, hasonló tömegű fehér törpéé.” – mondja Swihart. „Folytatja a lehűlést és összehúzódást, majd nagyjából kétmilliárd év múlva úgy fog kinézni, mint a többi rendkívül kis tömegű fehér törpe, amelyeket már ismerünk.”

A milliszekundumos pulzárok másodpercenként több százszor fordulnak meg a tengelyük körül. Az pörgeti fel őket, hogy anyagot szívnak el a társcsillaguktól, jelen esetben egy fehér törpévé váló csillagtól. A milliszekundumos pulzárok többsége gamma- és röntgensugárzást is kibocsát, többnyire azért, mert a forgó neutroncsillagból kilökődő töltött részecskék árama, az úgynevezett pulzárszél nekiütközik a társcsillag által kibocsátott anyagnak.

Körülbelül 80 rendkívül kis tömegű fehér törpét ismerünk, de „ez az első alkalom, hogy egy rendkívül kis tömegű fehér törpe előcsillagát találtuk meg, amely valószínűleg egy neutroncsillag körül kering” – mondja Swihart. A 4FGL J1120.0-2204 gamma-forrás egyedülálló lehetőséget nyújt arra, hogy megismerjük a felpörgési folyamat végét. Az eddig felfedezett fehér törpe – pulzár kettősök már túl vannak a felpörgési szakaszon.

„A SOAR teleszkóppal végzett utánkövetéses spektroszkópiai vizsgálatok, amelyek a nem társított Fermi gamma-forrásokat célozzák meg, lehetővé tették, hogy azonosítsuk a csillagot.” – mondja Swihart. „E megfigyelések nélkül nem találhattuk volna meg ezt az izgalmas csillagrendszert.”

Az eredményeket ismertető szakcikket a The Astrophysical Journal fogadta el közlésre, online az arXiv.org preprint portálon érhető el.

Forrás: ScienceDaily

Hozzászólás

hozzászólás