A 2008 májusában felbocsátott Fermi űrtávcső (eredeti nevén GLAST, azaz Gamma-ray Large Area Space Telescope) az elektromágneses spektrum legrövidebb hullámhosszú tartományában, azaz a gammasugárzások detektálásával vizsgálja az Univerzum legnagyobb energiájú objektumait és eseményeit. A távcső három óránként letapogatja az egész égboltot, így működésétől sok új felfedezést vártak (és várnak) a szakemberek.
Az új űrtávcső egyik legfontosabb kutatási területének az ún. pulzárok vizsgálata számít. Ezek a nagytömegű csillagok végső robbanásai után visszamaradó, rendkívül gyorsan (másodpercenként akár több száz fordulatos sebességgel) forgó neutroncsillagokat mintegy négy évtizede ismerik a csillagászok, ám számos tulajdonságukat még mindig homály fedi. Az alapvető fizikai modell szerint ezek az égitestek erős mágneses térrel rendelkeznek, s a neutroncsillagok pólusának környékéről, a mágneses erővonalak mentén nagy sebességű részecskék áramlanak ki. Ez a részecskeáramlás, valamint az ennek során létrejövő elektromágneses sugárzás a mágneses tengely mentén, két ellentétes irányú, keskeny nyalábban történik. A mágneses és a forgási tengely azonban nem esik egybe, ezért a sugárnyalábok iránya csak bizonyos szakaszokban mutat a Föld felé (ha egyáltalán mutat erre valamikor). A pulzárok sugárzását ezért sűrű felvillanásokként lehet detektálni, elsősorban a rádióhullámok tartományában.
2008 októberében a NASA kutatói bejelentették, hogy a Fermi mérései révén találtak egy eddig ismeretlen, kizárólag gammatartományban detektálható pulzárt. Ez a hír azért volt érdekes, mert a csillagmaradványokat addig csak pulzáló rádiósugárzásuk révén sikerült felfedezni. S bár néhány pulzár esetében az utóbbi években sikerült észlelni az optikai, röntgen- vagy gammasugárzásuk hasonló jellegű változását, a tavaly talált CTA 1 jelű objektum volt az első, melynek pulzáló intenzitásváltozását csak gammatartományban lehetett kimutatni.
A Fermi űrtávcső adatait elemző szakemberek nemrég újabb tizenkét, csak gammatartományban "villogó" pulzár felfedezéséről számoltak be. Azt, hogy egyre több ilyen típusú neutroncsillagot találnak, a kutatók azzal magyarázzák, hogy a gammasugárzás jóval szélesebb területről érkezhet, mint a keskeny nyalábokban kibocsátott rádiósugárzás. Így olyan objektumok detektálására nyílik lehetőség, melyre a nagyenergiájú tartományokban vizsgálódó űrtávcsövek nélkül sosem lett volna esély.
A Fermi űrtávcső által vizsgált pulzárok eloszlása az égbolton. Az újonnan talált neutroncsillagok (narancssárgával) jórészt a Galaxis fősíkjának közelében helyezkednek el. Kékeszöld és bíbor színnel a korábban is ismert, egyedi ill. kettős rendszerben lévő, milliszekundumos (azaz a leggyorsabban forgó) pulzárokat jelölték. A világoszöld színű pöttyök a NASA közel két évtizeddel ezelőtti Compton gamma-űrtávcsövének detektálásait megerősítő mérések (NASA/Fermi/LAT).
Az új adatok ismeretében a tudósok hajlanak rá, hogy változtassanak a pulzárok eddigi fizikai modelljein. Eddig ugyanis az volt az elterjedt álláspont, hogy a gammasugárzás – akárcsak a rádiósugárzás – a neutroncsillagok pólusainak közelében keletkezik. Egyre inkább erősödik viszont az az álláspont, hogy a nagy energiájú gammafotonok a pulzárok felszínétől jóval messzebb, a mágneses erőtérben mozgó részecskéktől származnak. Az égbolt legerősebb állandó gammaforrása, a Vela pulzár esetében a számítások azt mutatják, hogy a nagy energiájú sugárzás akár a csillagmaradványtól 400 km-re is létrejöhet – miközben maga az objektum csak 25-30 km átmérőjű. A kérdés eldöntéséhez ugyanakkor további vizsgálatokra van szükség.
A Fermivel emellett néhány ismert pulzár gammasugárzását is sikerült kimutatni. Érdekesség, hogy a magányos neutroncsillagok kora egyszerűen becsülhető a forgási periódusuk révén. A gyors forgás során ugyanis ezek az égitestek nagy mennyiségű impulzusmomentumot vesztenek, így idővel forgásuk lelassul (pl. a CTA 1 esetében 87 ezer év alatt mintegy 1 másodperccel nő a rotációs periódus). Nem ez a helyzet viszont a kettős rendszerekben lévő pulzárokkal (ha a másik égitest egy normál csillag): a társobjektumról átáramló anyag ugyanis a kezdetinél is nagyobb sebességűre "pörgetheti fel" a neutroncsillagot (ezek az ún. milliszekundumos pulzárok). Ezek forgási periódusa mindössze néhány ezredmásodperc!
A pulzárok új fizikai modellje, miszerint a gammasugárzás (lila) a mágneses erővonalak mentén mozgó részecskéktől, és nem a pólusok közeléből származik (mint ahogy a zölddel jelölt rádiósugárzás) (NASA/Fermi/C. deWilde). A cikk forrásául szolgáló NASA-közlemény oldalán animációk is megtekinthetőek.
Az űrtávcső eredményei nagyban hozzájárulhatnak a pulzárok tulajdonságainak jobb megértéséhez. Az eddig elmondottakon túl azt is érdemes figyelembe venni, hogy míg a rádiósugárzás észlelése révén a neutroncsillagok teljes energiakibocsátásának csak töredékéről kaphattunk információt, addig a gammatartományban detektált sugárzás a teljes mennyiség több mint 10 százalékát teszi ki.
Forrás: NASA News, 2009.01.06.
Kapcsolódó cikkünk:
Rendhagyó pulzárt fedezett fel a Fermi űrtávcső