» - Csillagászat »
- Hírek »
- 2009 »
- november
2009.11.05. - Neutroncsillag ultravékony szénlégkörrel
A Chandra műhold mérései alapján a Cassiopeia A jelű szupernóva-maradványban található neutroncsillag egy nagyon vékony, mindössze 10 cm vastagságú, szénből álló légkörrel rendelkezik.
A Cassiopeia A egy, a becslések szerint 1670 környékén bekövetkezett szupernóva-robbanás eredményeként jött létre. Centrumában a kataklizmában elpusztult szülőcsillag maradványa, egy neutroncsillag található. Korábban nem katalogizált pontszerű röntgenforrásként éppen a Chandra röntgenműhold azonosította 1999-ben a szupernóva-maradványról készült első felvételével. Meglepetésre azonban sugárzása sem a röntgen-, sem a rádiótartományban nem mutatott pulzációt, a kutatók egyáltalában nem tapasztaltak a pulzárokra jellemző semmiféle aktivitást, így az objektum valódi természete tíz éven keresztül kérdéses volt. Ez a probléma az új eredmények alapján azonban most megoldódni látszik.
A Cassiopeia A szupernóva-maradvány központi része. A centrumban található neutroncsillag ultravékony, egyenletes szénlégköre magyarázhatja a pulzáraktivitás hiányát.
[NASA/CXC/Southampton/W. Ho és tsai., NASA/CXC/M. Weiss]
Az objektum Chandra műhold által felvett röntgenspektrumát elméleti modellekkel összehasonlítva Wynn Ho (University of Southampton) és Craig Heinke (University of Alberta) azt találta, hogy a Cassiopeia A neutroncsillagának egy ultravékony, szénből álló légköre van. A modelleket szénatmoszférára alkalmazva megállapították, hogy a röntgensugárzásért felelős emissziós terület egyenletesen veszi körül a neutroncsillagot, ezért a röntgentartományban nem várható semmiféle, a neutroncsillag gyors tengelykörüli forgása által modulált intenzitásváltozás (pulzáció). A korábban használt, hidrogénből álló légkörrel dolgozó modellek egy kisebb forró, röntgensugárzó foltot jósolnak a neutroncsillagon, melynek segítségével magyarázható a forgás miatt a röntgenintenzitásban detektálható jelpulzálás. Ha a Cassiopeia A esetében megfigyelhető pulzáció nélküli állapotot is hidrogénlégkörrel szeretnék magyarázni, akkor ahhoz a neutroncsillagnál is kisebb méretű, ráadásul egzotikus anyagból álló objektumot (kvarkcsillag) kellene feltételezni.
A neutroncsillagok - a legtöbb csillagászati objektummal ellentétben - emberi léptékű mérettel rendelkeznek, átmérőjük 20-30 kilométer körüli. A légkörük vastagsága természetesen még ennél is jóval kisebb, a Cassiopeia A neutroncsillagának szénatmoszférája a számítások szerint mindössze 10 cm-es! (Összehasonlításként: Földünk atmoszférájának vastagsága bolygónk átmérőjének körülbelül 1 százaléka. A vizsgált neutroncsillag esetében ez az arány 0,001 százaléknál is kisebb.) A rendkívül vékony légkör oka, hogy a neutroncsillag felszíni gravitációja 100 milliárdszorosan haladja meg a földfelszíni gravitációt, mivel a neutroncsillag városnyinál alig nagyobb méretébe bolygónyi tömeg zsúfolódik össze. A szén egyébként a robbanás eredményeként kirepült, majd később a neutroncsillag forró felszínére visszahulló anyagban található hidrogén és hélium termonukleáris reakciójának eredményeként jön létre.
A Cassiopeia A neutroncsillagának kora körülbelül egy nagyságrenddel kisebb, mint más, megszokott pulzárként viselkedő neutroncsillagoké, ezért egyedülálló lehetőséget nyújt a hűlő neutroncsillagok korai életszakaszának tanulmányozására. A röntgenspektrum és a pulzáraktivitás hiánya azt jelzik, hogy esetünkben a neutroncsillag felszíni mágneses tere viszonylag gyenge. Hasonlóan gyenge mágneses térrel rendelkezhetnek más, szintén nagyon csekély röntgentartománybeli pulzációt mutató fiatal neutroncsillagok is. Nem világos még, hogy vajon ezeknek egész életük során gyenge terük marad-e, s így soha nem válhatnak rádiópulzárrá, vagy - ahogyan idősebbek lesznek - valamilyen belső folyamat eredményeként esetleg mégis fel fog erősödni a mágneses terük.
Az eredményeket részletező szakcikk a Nature magazin 2009. november 5-i számában jelent meg.
Forrás:
