Részecskegyorsítóként viselkedő fehér törpék

Eltérő tömegű csillagok élete végén különböző objektumok maradnak vissza. Viszonylag kis tömegű, Napunkhoz hasonló csillagok az energiatermeléshez szükséges fúziós alapanyagok elfogytával vörös óriássá fúvódnak fel. Ebben a szakaszban intenzív csillagszél révén az adott égitest igen sok anyagot veszít, a külső rétegeit szinte ledobja magáról. A magját övező tartományokban leáll a nukleáris energiatermelés, a külső burok elvesztése után pedig előbukkan a nagyjából Földdel összevethető méretű, ám nagyságrendileg naptömegű egykori csillagmag, egy rendkívül sűrű fehér törpe. A csillagtetemnek is tekinthető objektum kezdetben roppant forró, de mivel energiatermelés már nem zajlik benne, évmilliárdok során lassan fekete törpévé hűl.

A Napnál jóval nagyobb tömegű csillagok életük végén szupernóva-robbanással fejezik be a fejlődést. A robbanás a külső csillagrétegek ledobása mellett a csillag magját még a fehér törpéknél is sűrűbb anyaggá préseli össze. A kataklizma olyan erejű, hogy még az elektronok is belenyomódnak a protonokba, így egy gyakorlatilag tisztán neutronokból álló objektum keletkezik. A kisebb város méretének megfelelő átmérőjű neutroncsillagban akár másfél naptömegnyi anyag is összezsúfolódhat. Miként a fehér törpék esetében, az eredeti csillag perdületének nagy részét itt is örökli a maradvány, így a nagymérvű összehúzódás során felpörgő objektum a szülőégitestnél nagyságrendekkel gyorsabban forog. Egyes neutroncsillagok akár több tucatszor is megfordulnak saját tengelyük körül egyetlen másodperc alatt (az ennél is gyorsabb, másodpercenként több százszor megforduló objektumok kettőscsillagok kölcsönhatásai révén gyorsulnak fel).

Mind a neutroncsillagokra, mind a fehér törpékre egyaránt jellemző a rendkívül erős mágneses tér is. Előbbiek esetében a mágneses tér által csak bizonyos aktív területeken gerjesztett elektromágneses sugárzás és a gyors forgás kölcsönhatásaként jönnek létre a pulzárok, melyek kozmikus világítótornyokként szabályos időközönként rövid időre felvillanó neutroncsillagok. Érdekes kérdés, hogy a fehér törpék és neutroncsillagok hasonlóságai alapján elképzelhető-e, hogy egy fehér törpe pulzárszerűen viselkedjen.

Fantáziakép az AE Aquarii kettős rendszeréről (forrás: Casey Reed, NASA).

A Yukikatsu Terada (Wako, Japán) által vezetett kutatócsoport a Japán Űrhivatal és a NASA által üzemeltetett, röntgentartományban működő Szuzaku űrtávcsővel vizsgálta meg 2005 és 2006 októberében az AE Aquarii csillagot, amely kettős rendszerként tartalmaz egy igen gyorsan forgó fehér törpét. A szakemberek arra a kérdésre keresték a választ, hogy vajon a fehér törpék képesek-e igen erős mágneses terükkel közel fénysebességre gyorsítani töltött elemi részecskéket. Az AE Aquarii fehér törpéjének társa egy normális csillag, amelyről gázanyag spirálozik a törpecsillagra, ami eközben felhevül, és lágy röntgensugárzást bocsát ki. Meglepő módon a megfigyelések szerint a fehér törpe ezen kívül kemény (nagyobb energiájú) röngtenimpulzusokat is kibocsát. Az adatok elemzése arra mutatott, hogy a megfigyelt kemény röntgenimpulzusok a fehér törpe forgási periódusával megegyező ütemben, másodpercenként mintegy 33 alkalommal ismétlődtek. A felvillanások igen hasonlóak ahhoz, mint amilyeneket például a Rák-ködben található klasszikus pulzár bocsát ki. A megfigyeléssel első ízben sikerült pulzárszerű viselkedést kimutatni egy fehér törpecsillag esetében.

A megfigyelt röntgenimpulzusokért a központi égitesttel együtt forgó mágneses tér felelős. A rendkívül erős térben töltött részecskék esnek csapdába, amelyeket később a rendszer közel fénysebességgel dob ki. A mágneses térrel kölcsönhatásba lépő töltött részecskék pedig kemény röntgensugárzást bocsátanak ki. Mivel jelenlegi ismereteink szerint a kozmikus sugárzás egyik forrása a pulzárok, ezért a hasonló viselkedésű fehér törpék lehetnek azok a viszonylag csendes, de igen nagy számban előforduló kozmikus részecskegyorsítók, amelyek a Galaxisban észlelhető alacsonyabb energiájú kozmikus sugárzásért felelősek.

Forrás: Science Daily, 2008. január 3.

Hozzászólás

hozzászólás