2010.04.22. - Neutrínó-kiáramlás hűti a legfiatalabb neutroncsillagot

A Galaxis legfiatalabb neutroncsillagát, a Cassiopeiai A szupernóva-maradvány centrumában található objektumot neutrínók kiáramlása hűti, bár lehet, hogy más folyamatok is szerepet játszanak hőmérsékletének csökkenésében.

A szóban forgó neutroncsillag a Cassiopeia A néven ismert köddel együtt egy, valamikor a XVII. század utolsó részében szupernóva-robbanást elszenvedett nagytömegű csillagnak a maradványa. A kataklizma során létrejött kompakt objektum hőmérséklete kezdetben több milliárd fok volt, az azóta eltelt néhány száz év alatt azonban két millió fok közeli hőmérsékletre hűlt le. Az ilyen extrém forró objektumok nagyon erősen sugároznak a röntgentartományban, ezért a Chandra műhold az utóbbi tíz év során rendszeresen monitorozta a szupernóva-maradványt, kétévente újabb felvételt készítve róla. Wynn Ho és Criag Heinke (University of Alberta) szerint a neutroncsillag hőmérsékletében ez alatt az időszak alatt is mérhető, mintegy 3 százalék körüli csökkenés következett be.

A Cassiopeia A szupernóva-maradvány a Chandra röntgenműhold felvételén. A filamentszerkezet mélyén látható fényes pont a robbanást elszenvedett nagytömegű csillag maradványa, egy neutroncsillag.
[NASA/CXC/MIT/UMass Amherst/M D Stage et al.]

A hőmérsékletcsökkenés annak a bizonyítéka, hogy mélyen a neutroncsillag belsejében neutrínókat termelő nukleáris reakciók zajlanak. A közönséges anyaggal rendkívül gyengén kölcsönható részecskék nagy számuk miatt számottevő energiát képesek elszállítani, ez pedig az egész objektum hőmérsékletének csökkenésével jár. Detektálásuk nehézségét jól jelzi, hogy első "jelentős" színrelépésük, az SN 1987A jelű szupernóva-robbanás alkalmával mindössze tizet sikerült elcsípni belőlük.

Az elképzelés szerint kezdetben a neutroncsillag legforróbb része, a mag hűl a leggyorsabban, mivel itt a nagyobb hőmérséklet miatt több neutrínó keletkezik, mint a hűvösebb külső rétegekben. Néhány száz év elteltével azonban a mag hőmérséklete a külső régiók hőmérsékletére csökken, s a hűlési folyamat kiegyensúlyozottá válik. Bár a Cassiopeia A neutroncsillagának kora már közel kell, hogy legyen a relaxációs állapot eléréséhez, a hűlése még mindig kicsit egyenetlen, ami viszont azt jelzi, hogy a neutrínókon kívül valamilyen más folyamatnak is közre kell még működnie. Ho szerint a neutroncsillag belseje tartalmazhat a neutrínóknál is egzotikusabb részecskéket, például kvarkokat, esetleg az anyag szuperfolyékony vagy szupravezető állapota lehet felelős az anomáliáért.

Az eredményekről részletesen a Royal Astronomical Society Glasgow-ban rendezett ülésén számoltak be.

Forrás:

• Astronomy Now Online 2010.04.15.