2014.08.05. - Nóvarobbanások és a gamma-sugárzás: szaporodnak a jelek

A Fermi-űrtávcső fedélzetén működő LAT műszer nagy energiájú gamma-sugárzást detektált több nóva irányából is, eloszlatva azokat a kételyeket, hogy a klasszikus nóvák nem robbannak elég nagy energiával ehhez.

Sumner Starrfield, az Arizona State University professzora és munkatársai a NASA Fermi űrteleszkópjának LAT (Large Area Telescope) műszerével nagy energiájú gamma-sugárzást detektáltak több nóva irányából is, cáfolva ezzel azt a magát régóta tartó elképzelést, hogy a klasszikus nóvák nem is produkálnak akkora robbanást, amely elegendő lenne ilyen sugárzás kibocsátásához. Az első ilyen megfigyelés 2010 márciusában történt, amikor a V407 Cyg katalógusjelű nóva irányából észlelték - az előbbiek alapján meglepetésükre - a gamma-sugárzást. A Föld körül keringő Fermi, az eddigi legérzékenyebb gamma-teleszkóp, egyszerre az égbolt körülbelül 20%-át látja, az egészet pedig három óránként tapogatja le.

A nóvakitörés olyan kettős rendszerekben következik be, amelyek egyik komponense egy fehér törpe, ami a kísérő csillagáról anyagot szív el. Ha a felszínén az átáramló, hidrogénben gazdag anyag mennyisége elér egy bizonyos értéket, akkor egy termonukleáris robbanás történik, amelynek energiája a Nap által évente kibocsátott energiának a százezerszeresét is elérheti. A szupernóva-robbanásokkal ellentétben a nóvakitörések nem járnak a résztvevő csillagok pusztulásával, így a kataklizma után az anyagátadási folyamat újra indulhat, a robbanás pedig újra bekövetkezhet (rekurrens, azaz visszatérő nóvák). Bár a kitörések a látható tartományban nagyon fényesek lehetnek, a nóvákat korábban nem tekintették a nagy energiájú sugárzás forrásának, mivel úgy gondolták, hogy az elemi részecskék közben nem gyorsulnak fel akkora, a fényét megközelítő sebességre, ami a gamma-sugárzás kibocsátásához kellene. Csak kevés kozmikus esemény képes felgyorsítani az elemi részecskéket arra a sebességre, ami a látható fotonokét milliárdszorosan meghaladó energiájú kvantumok keltéséhez kell.

A 2010-es felfedezés cáfolni látszott azt a korábbi feltételezést, hogy nóvakitörések közben a töltött részecskék nem tudnak a szükséges sebességre gyorsulni. 2012 júniusában a LAT-tal azonban további két nóva, a Nova Sco 2012 és a Nova Mon 2012 irányából is észleltek gamma-sugárzást. Starrfield szerint a felfedezés teljesen meglepte őket, hiszen erre senki nem számított, az új eredmény szerint azonban szinte biztos, hogy minden nóvakitörés közben keletkezik gamma-sugárzás.

Fantáziarajz a V407 Cygni robbanásáról. Az elképzelés szerint a fehér törpe felszínén bekövetkező termonukleáris robbanás a kísérő vörös óriás kiterjedt légkörében következett be.
[David A. Hardy/astroart.org]

A V407 Cyg fehér törpe mintegy 9 ezer fényév távolságra található tőlünk, mégpedig a Tejútrendszer fősíkjában. Egy ritka csoportba, az ún. valószínűleg visszatérő szimbiotikus nóvák közé tartozik, amelyeknél a kísérő egy pulzáló, erős csillagszelet produkáló vörös óriás. A csoport különlegessége, hogy a fehér törpe felszínén bekövetkező termonukleáris robbanás tulajdonképpen a vörös óriás légkörében következik be. A kutatók szerint a gamma-sugárzás akkor gerjesztődött, amikor a robbanás lökéshulláma találkozott a vörös óriás nagyon sűrű csillagszelével, ami viszont nem következik be a klasszikus nóvák esetében. A 2012-es nóvák azonban éppen ilyenek: a fehér törpék kísérői kicsik és közeliek, és nincs olyan vastag, csillagszél által létrehozott burkuk, mint a V407 Cyg esetében. Kérdés, hogy ennél a két nóvánál mi okozta a gamma-sugárzást. Jelen pillanatban ezt sajnos senki nem tudja. Azt mindenesetre már látjuk, hogy a nóvák lehetnek forrásai ilyen sugárzásnak. Starrfield szerint a pontos választ a miértre és a hogyanra az események numerikus modellezése szolgáltathatja.

Az eredményeket részletező szakcikk a Science magazinban jelent meg.

Forrás:

• ScienceDaily 2014.07.31.