A neutroncsillagok összeolvadásának újabb megfigyelési módját fedezték fel

3033

Fényes röntgenkitörést észlelt a NASA Chandra röntgenobszervatóriuma egy galaxisban, amely 6,6 milliárd fényévre van a Földtől. Az eseményt két neutroncsillag összeolvadása okozhatta.

Amikor két neutroncsillag összeolvad, két, ellentétes irányú, nagy energiájú részecskenyalábot és erős sugárzást bocsátanak ki. Ha valamelyik nyaláb felénk mutat, akkor gammafelvillanást észlelhetünk. Ha viszont nem pont felénk mutat, más bizonyítékát kell találnunk az összeolvadásnak. A gravitációs hullámok – a téridő hullámai – ilyen bizonyítékkal szolgálhatnak, és a most észlelt röntgenkitörés segítségével egy újabb bizonyítékra bukkantak a csillagászok. Rájöttek, hogy két neutroncsillag egy új, nagyobb tömegű és gyorsabban forgó neutroncsillaggá olvadhat össze, amelynek kivételesen erős mágneses tere van.

Neutroncsillag-összeolvadás a Chandra felvételeiből összeállított képen. Forrás: NASA/CXC/Uni. of Science and Technology of China/Y. Xue és tsai. (röntgen); NASA/STScI (optikai)

„Teljesen új módszert találtunk a neutroncsillagok összeolvadásának észlelésére.” – mondta Yongquan Xue, a Kínai Tudományos és Technológiai Egyetem munkatársa, a Nature folyóiratban megjelent tanulmány vezető szerzője. „A talált röntgenforrás viselkedése egybeesik azzal, amit a csapatunk hasonló eseményekre jósolt.”

A Chandra észlelte az XT2 jelzésű forrás felbukkanását, ami nagyjából hét óra elteltével elhalványult. A forrás a déli égbolt Chandra Deep Field South (CDF-S) elnevezésű területen található. Ez minden idők legjobb határfényességű felvétele a röntgentartományban, amelyet több éven át, összesen majdnem 12 hétnyi megfigyelési idő alatt rögzítettek. A 2015. március 22-én felbukkanó röntgenforrást később, az adatok elemzésekor fedezték fel.

„Az XT2 véletlen felfedezése megerősíti, hogy a természet gazdagsága sokszor még az emberi képzeletet is felülmúlja.” – mondta a tanulmány társszerzője, Niel Brandt (Pennsylvania State University), aki a CDF-S terület kutatásával foglalkozik.

A kutatóknak nagy valószínűséggel sikerült megmagyarázniuk az XT2 eredetét. Megfigyelték, hogyan változott a röntgensugárzás intenzitása, és az adatokat összehasonlították azokkal az előrejelzésekkel, amelyeket Bing Zhang, a Nevadai Egyetem munkatársa 2013-ban tett. A röntgensugárzás tulajdonságai megfelelnek annak, amit egy újonnan kialakuló magnetárra jósoltak. (A magnetár egy nagyon gyorsan forgó neutroncsillag, amelynek elképesztően erős mágneses tere billiárdszorosa a Földének.)

A kutatócsoport szerint a magnetár a röntgensugárzással energiát vesztett, ami a forrás halványulása közben lelassította annak forgását. A röntgensugárzás erőssége nagyjából 30 percig állandó volt, majd radikálisan lecsökkent; 6,5 óra alatt 300-szor lett gyengébb, míg aztán észlelhetetlenné vált. Ez azt mutatja, hogy a neutroncsillag-összeolvadás egy új, nagyobb neutroncsillag létrejöttéhez vezetett, amely legalább néhány órán át létezett, ahelyett, hogy azonnal fekete lyukká roppant volna össze.

Ez az eredmény azért fontos, mert lehetőséget ad arra, hogy megismerjük a neutroncsillagok belsejét. Ezek ugyanis olyan sűrű objektumok, hogy a Földön képtelenek lennénk modellezni a tulajdonságaikat. „Nem csaphatunk egymásnak két neutroncsillagot a laborban, hogy lássuk, mi történik ilyenkor. Meg kell várnunk, amíg az Univerzum megteszi helyettünk.” – mondta Zhang. „Ha két neutroncsillag összeütközéséből egy nehéz neutroncsillag jön létre, az azt jelenti, hogy a szerkezetük viszonylag merev és rugalmas.”

Xue csapata azzal a lehetőséggel is számolt, hogy nem neutroncsillag-összeolvadás, hanem egy nagy csillag összeomlása hozta létre az XT2-t. A forrás viszont a galaxisa szélén található, és ez az összeolvadás-elméletet valószínűsíti. Összhangban áll azzal az elképzeléssel, hogy a szupernóva-robbanások, amelyek során a neutroncsillagok keletkeztek, kilökték azokat a galaxis belső vidékéről. Az XT2 röntgenforrás galaxisának is vannak olyan tulajdonságai, amelyek inkább a neutroncsillag-összeolvadás mellett szólnak. Ilyen például, hogy a hasonló méretű galaxisokhoz képest kevés csillag keletkezik bennük. A nagy tömegű csillagok fiatalok, és jelenlétük együtt jár a csillagképződés magas arányával.

„Az XT2 galaxisának jellemzői megerősítik a forrás eredetével kapcsolatos elképzeléseinket.” – mondta a kutatócsoport tagja, Ye Li (Pekingi Egyetem). A csapat elkezdte átvizsgálni a Chandra adatait hasonló források után kutatva. „A rendelkezésre álló adatok hasonló, meglepő kincseket rejthetnek.” – mondta Xuechen Zheng (Kínai Tudományos és Technológiai Egyetem).

Az eredményeket közlő tanulmány a Nature szaklapban jelent meg 2019. április 11-én.

Forrás: NASA

Hozzászólás

hozzászólás