Szokatlan porszemcsék egy szupernóva-maradvány belsejében?

577

A Cassiopeia A rádióforrást létrehozó szupernóva-robbanás mintegy 330 évvel ezelőtt történt a Tejútrendszerben. A mintegy 11 ezer fényévre lévő, folyamatosan táguló gázfelhő (melynek átmérője jelenleg kb. 10 fényév) az égbolt legerősebb rádióforrása, s egészen tavalyig "a Tejútrendszer legfiatalabb ismert szupernóva-maradványa" címet is birtokolta.

A szupernóvák több szempontból is fontosak a kozmikus poranyag kialakulása kapcsán. Az életük végén felrobbanó, nagytömegű csillagok felszínéről folyamatos anyagkiáramlás zajlik (ez a kisebb, életüket nem szupernóvaként befejező csillagokra is igaz, melyek fejlődésük vége felé, vörös óriáscsillaggá fúvódva veszítenek sok anyagot), a ledobódó anyag pedig általában szénben gazdag (a csillagközi por jellemzően grafit- ill. szilikátszemcséket jelent).

Jelenlegi ismereteink szerint a szupernóva-robbanások során is nagyobb mennyiségben kondenzálódnak porszemek. Hogy a robbanást megelőző vagy követő porképződés közül melyik a jelentősebb, egyelőre nem tisztázott. Amit biztosan állíthatunk, hogy a szupernóva-maradványok általában porban gazdag objektumok, ezért az infravörös és szubmilliméteres megfigyelések gyakori célpontjai (a poranyag a néhány Kelvin és néhány száz Kelvin között változó hőmérséklete miatt ezekben a tartományokban sugároz a legerősebben). Bár a kozmikus por csak kb. 1 százalékát teszi ki a teljes csillagközi anyagnak, a csillagok és bolygók keletkezésében, illetve a csillagfejlődésben betöltött szerepe nagyon fontos.

L. Dunne (University of Nottingham) és munkatársai a Hawaii-szigeteken lévő James Clerk Maxwell Távcső (egy speciális, szubmilliméteres tartományban működő, 15 méter átmérőjű teleszkóp), illetve a SCUBA detektorral vizsgálták a Cassiopeia A irányából érkező sugárzás polarizáltságának mértékét.

A Cassiopeia A színes képe optikai, infravörös, szubmilliméteres és röntgentartományban készített felvételek alapján. A kis fehér vonalak hossza a polarizált sugárzás erősségét, irányaik a mágneses tér irányát jelzik.  (L. Dunne; NASA/CXC/SAO/JPL-Caltech/STScI).

A polarizáció nagy általánosságban azt jelenti, hogy az ún. transzverzális rezgések (vagyis ahol a rezgések merőlegesek a terjedés irányára) egy kitüntetett síkban zajlanak. Az elektromágneses hullámok mindig polarizáltak, vagyis az elektromos térerősségvektorok egy adott hullámban azonos síkban vannak. A természetes sugárzás azonban sok atom rendezetlen hullámkibocsátásának eredménye, benne egyenlő mértékben találhatóak a különféle irányokban rezgő elektromos (és mágneses) térerősségvektorok – így összességében polarizálatlannak érzékeljük.

Polarizált sugárzás akkor jön létre, ha a sugárzást kibocsátó – vagy a sugárzás útjába eső – részecskék egyfajta rendezettséget mutatnak (például kissé elnyúlt csillagközi porszemcsék, vagy erős mágneses terek esetén). Az észlelt sugárzás általában tartalmaz polarizálatlan és polarizált komponenst is, utóbbit jóval kisebb mértékben. A polarizáció foka (azaz a polarizált komponens arányát jelző mennyiség) a csillagközi anyagból származó sugárzás esetében legfeljebb csak 6-7 százalék.

A Cassiopeia A szubmilliméteres sugárzása olyan nagy mértékű polarizációt mutatott, ami még a szakembereket is meglepte – a polarizáció foka átlagosan 30 százalékosnak adódott! A kutatók először arra gondoltak, hogy esetleg a gázfelhőből érkező, ún. szinkrotron-sugárzás (a felhő gyorsuló mozgást végző, töltött részecskéinek sugárzása) polarizációját észlelik, de ezt a lehetőséget gyorsan kizárták – vagyis csak a szupernóva-maradvány belsejében lévő porszemcsék sugárzásáról lehet szó.

L. Dunne és kollégái szubmilliéteres felvétele a szupernóva-maradványról. A fekete vonalak most is a polarizáció mértékét jelzik. A jobb felső sarokban lévő hosszúságegység a polarizáció fokának 30%-os értékét jelzi.

Az eredmények alapján a Cassiopeia A központi részén lévő porszemcséknek igencsak különlegesnek kell lenniük: vagy a szemcsék abszorpciós/emissziós tulajdonságai, vagy alakjuk, vagy a rendezettségük mértéke tér el gyökeresen az intersztelláris tér poranyagánál megszokottól. Felmerült egy ennél is egzotikusabb magyarázat, miszerint a szupernóva-maradvány belsejében nem szilikátos vagy grafitos szemcsék, hanem vas van jelen – nagyon vékony, elnyúlt tűkristályok formájában. Hasonló kozmikus vas-tűkristályok létezése felmerült már például a mikrohullámú kozmikus háttérsugárzás kapcsán is, ugyanis ezek a részecskék befolyásolnák a háttérsugárzás néhány megfigyelhető jellemzőjét.

A kutatócsoport várakozásai szerint a Cassiopeia A rejtélyes tulajdonságai az áprilisban indítandó Herschel infravörös űrtávcső színrelépésével végleg tisztázódhatnak. Dunne és kollégái mostani cikke a Monthly Notices of the Royal Astronomical Society c. folyóratban jelenik majd meg.

Forrás: Astronomy Now, 2009.02.24.

Kapcsolódó cikkeink:

Hozzászólás

hozzászólás