2008.10.16. - Pulzár, ami csak a gammatartományban pislog

A NASA Fermi űrteleszkópjával olyan pulzárt fedeztek fel, ami a legtöbb társával ellentétben a rádiótartományban nem pislog, csak gammasugárzásának intenzitása változik nagyon rövid periódussal.

Az új típusú objektumot a Peter Michelson (Stanford University) vezette csoport fedezte a NASA Fermi űrteleszkópjának (Fermi Gamma-ray Space Telescope, korábban Gamma-ray Large Area Space Telescope - GLAST) adatai alapján a tőlünk mintegy 4600 fényévnyire, a Cepheus csillagképben található CTA 1 katalógusjelű szupernóva-maradványban. A körülbelül 10 ezer évvel ezelőtt létrejött pulzár gammasugárzásának kévéje - mint egy világítótorony fénycsóvája - 316,86 milliszekundomonként söpör végig a Föld körüli térségen. Az objektum energiakibocsátása a Napénak nagyjából ezerszerese. A kutatók szerint a CTA 1 pulzárja nem egyedi jelenség, hanem hasonló objektumok népes populációjának első képviselője.

A pulzár pozíciója a CTA 1 katalógusjelű szupernóva-maradványban. A pulzár nem a maradvány táguló gázburkának geometriai középpontjában helyezkedik el, ugyanis a szupernóva-robbanások aszimmetrikusan lehetnek, a keletkező neutroncsillag kilökődhet a robbanás helyéről. A maradvány kora és a pulzár távolsága alapján a neutroncsillag a tipikusnak mondható körülbelül 1,5 millió km/h sebességgel mozog kifele.
[NASA/S. Pineault, DRAO]

A pulzárok nagyon gyorsan forgó neutroncsillagok, melyek nagytömegű csillagok magjának gravitációs kollapszusa közben keletkeznek. Ezidáig körülbelül 1800 darabot katalogizáltak közülük. Bár az esetek többségében a pulzálásuk a rádiótartományban detektálható, néhányuk az optikai és a röntgentartományban is mutat hasonló viselkedést. A CTA 1 neutroncsillaga az első, ami csak a gammatartományban pulzál. Michelson szerint a később felfedezendő társaival egyetemben alapvető segítséget nyújthat a kollapszus folyamatának részleteiben történő megértéséhez.

A neutroncsillagok a gyors tengelykörüli forgás mellett nagyon erős mágneses térrel is rendelkeznek. A mágneses pólusok környezetében az erővonalak mentén töltött részecskék áramlanak közel fénysebességgel kifele az objektum felszínéről. Eközben intenzív elektromágneses sugárzást bocsátanak ki. A mágneses tér szerkezete miatt a kiáramlás két ellentétes csóvában történik, így a sugárzó terület geometriája is hasonló. A pulzárok forgástengelye és mágneses tengelye azonban nem esik egybe, így a forgás közben a csóvákat hol látjuk, hol nem. Az analógia a földi világítótornyok működésével szinte teljes. A kiáramló részecskékkel azonban nem csak energia, de impulzusnyomaték is távozik a pulzárról, így annak forgása folyamatosan lassul. Ennek következtében a CTA 1 esetében 87 ezer évenként körülbelül 1 másodperccel nő a rotációs periódus.

Fantáziarajz a pulzár gammasugárzásának mechanizmusáról. A mágneses pólusok környékéről az erővonalak mentén közel fénysebességgel kiáramló részecskék intenzív gammasugárzást (bíborszínű csóvák) bocsátanak ki.
[NASA]

A kutatócsoport tagja, Alice Harding (Goddard Space Flight Center) szerint a CTA 1 pulzárja körül az a terület, ahonnan a gammasugárzás származik, jóval szélesebb, mint az alacsonyabb energiájú, s így hosszabb hullámhosszúságú elektromágneses sugárzást produkáló területek. Így a forgás- és a mágneses tengely Földhöz viszonyított helyzete miatt a rádiócsóvák valószínűleg el sem érik a Földet, azaz a gammasugárzással ellentétben a pulzáló rádiósugárzást nem is detektálhatjuk.

A Fermi teleszkóp három óránként az egész égboltot letapogatja a látható tartomány fénykvantumainál 20-300 milliószor nagyobb energiájú fotonokat detektálva. Érdekes, s egyben a Fermi műszereinek teljesítményét is jól mutatja, hogy a CTA 1 esetében a percenként detektált egy esemény is elegendő volt ahhoz, hogy a kutatók felismerjék a pulzációt, illetve meghatározzák a neutroncsillag rotációs periódusát és a forgás lassulásának mértékét.

Forrás:

• NASA News 2008.10.18.