A Rák-köd rejtélyes kitörései sokkal erősebbek, mint hittük

3339

A Rák-köd pulzárja évtizedek óta szórványos rádióimpulzusokat bocsát ki. Most kiderült, hogy ezek a rejtélyes kitörések még erőteljesebbek lehetnek, mint gondoltuk.

A Rák-köd egy szupernóva maradványa, amelyet egy Napnál eredetileg sokkal nagyobb csillag robbanásának törmeléke alkot. Az itt látható felvétel röntgen- (kékes-lila), látható (zöld) és infravörös (vörös) tartományban rögzített képeiből áll, amelyeket a NASA Chandra-, Hubble- és Spitzer-űrtávcsöve készített. (Forrás: NASA, röntgen: CXC, J. Hester (ASU) et al.; optikai: ESA, J. Hester és A. Loll (ASU); infravörös: JPL-Caltech, R. Gehrz (U. Minn))

A Rák-ködben megbúvó, forgó neutroncsillag másodpercenként 30 szabályos rádióimpulzust bocsát ki, de nem ezzel hívta fel magára a figyelmet, hanem sokkal szórványosabb, nagy energiájú, ún. óriás rádiókitöréseivel (GRP). A több évtizednyi megfigyelés ellenére sem tudjuk biztosan, mi okozza ezeket a kitöréseket, és csak néhány pulzárnál látunk ilyet. A véletlenszerű impulzusok felkeltették a csillagászok érdeklődését: több százezerszer nagyobb energiát bocsátanak ki néhány mikroszekundum alatt, mint a pulzár szabályos kitörései.

Az óriás rádiókitörések koherensek, ami azt jelenti, hogy a rádióhullámok fázisa azonos (mint a lézerfény esetében). Szabálytalan feltűnésük és koherens természetük azt sugallja, hogy kapcsolatban állhatnak a távoli, erőteljes, még titokzatosabb gyors rádiókitörésekkel (FRB). Néhány kutató egyenesen úgy gondolja, hogy az FRB-k maguk a nagy energiájú kitörések, vagy legalábbis azok még erősebb testvérei. A Rák-köd sugárzásának megismerése fényt vethet a pulzárok fizikájára.

A Rák-köd 6500 fényévre van tőlünk, és a Bika csillagképben látszik. Pulzárját 1968-ban fedezték fel. A gáznyalábok, amelyeket most érzékelünk, akkor robbantak ki az űrbe, amikor 967 évvel ezelőtt egy hatalmas csillag szupernóvává vált.

Már a pulzár első megfigyelései megmutatták az óriás rádiókitöréseket, a későbbi vizsgálatok során pedig kiderült, hogy a rádióimpulzusok közben a pulzár látható tartományban is felfényesedett. Teruaki Enoto (RIKEN) és munkatársai kimutatták, hogy ugyanez a kitörés röntgentartományban is megmutatkozik.

A kutatók két japán rádiócsillagászati obszervatórium és a Nemzetközi Űrállomás fedélzetén működő, a fényes pulzárokat akár 100 nanoszekundumos pontossággal megfigyelő Neutron star Interior Composition Explorer (NICER) segítségével összehangolt megfigyeléseket végeztek. Az összesen 1,5 napig tartó rádió- és röntgencsillagászati vizsgálat során a kutatók 26 ezer óriás rádióimpulzust figyeltek meg 3,7 millió pulzárfordulat alatt.

Vizualizáció a NICER 13 percnyi megfigyeléséről. A műszer több millió röntgenjelet detektált, amelyeket a pulzár forgási fázisához képest ábrázoltak. A képen két teljes forgási periódus látható. Ahogy a pulzár sugárnyalábjai átsöpörnek a látóirányunkon, minden fordulatnál két csúcsot látunk. A fényesebb a nagy energiájú rádióimpulzusokhoz köthető. (Forrás: NASA’s Goddard Space Flight Center / Enoto et al. 2021)

A kutatók felfedezték, hogy amikor a pulzár rádiótartományban sugárzott, a röntgenemisszió is nagyjából 4%-kal megemelkedett. Ez nem tűnik soknak, de egyetlen röntgenfoton körülbelül ezerszer nagyobb energiával rendelkezik, mint a látható tartomány egy fotonja. Már a röntgensugárzás enyhe növekedése is azt jelenti, hogy a kitörések teljes energiája több százszor nagyobb, mint amit korábban a rádió- és a látható tartomány adatai alapján becsültünk. Az óriás rádiókitörések nemcsak hogy nagyobb energiájúak, mint gondoltuk, de a teljes elektromágneses spektrumban bocsátanak ki fotonokat – a rádiótartománytól a röntgentartományig. Ez még magyarázatra szorul.

Érdekes módon éppen e jelenségek erőteljessége (össz kisugárzott energiája) az, ami kizárja őket a gyors rádiókitörések sorából. Az óriás rádiókitörések a pulzár forgásából nyerik az energiájukat. Ha az óriás kitörések az FRB-k gyengébb verziói lennének, amely utóbbiakról úgy gondolják, hogy a nagyon erős mágneses terű pulzárok keltik őket, akkor a gyors kitörések idővel egyre gyengébbekké válnának. De a csillagászok nem találtak erre bizonyítékot, például az ismétlődő FRB 121102 gyors rádiókitörés esetében sem.

A Rák-köd újabb megfigyelései segíthetnek megoldani a pulzárok rejtélyét. „Még mindig nem értjük, hogyan és hol hozzák létre a pulzárok a komplex, teljes spektrumra kiterjedő sugárzásukat.” – mondja Enoto. „Örömteli, hogy hozzájárulhattunk ezeknek a lenyűgöző objektumoknak a megértéséhez.”

Forrás: Sky & Telescope

Hozzászólás

hozzászólás