Rieth József: Anyagvilág - Háttérinformáció

Föld méretű gyémántcsillag

Tartalomjegyzékhez < Világképem <  Anyag-időszak     

Egy amerikai csillagászcsoport felfedezte galaxisunk eddig ismert leghűvösebb, leghalványabb fehér törpéjét. A hajdanvolt csillag maradványa mostanra már annyira kihűlt, hogy benne a szén kikristályosodott, s így lényegében egy Föld méretű óriási gyémántot képez. Felfedezésükről a kutatók az Astro-physical Journalban számoltak be.

„Ez egy igen figyelemreméltó objektum — nyilatkozta David Kaplan, a Wisconsin-Milwaukee Egyetem csillagászprofesszora, a kutatócsoport vezetője. — Bár feltehetőleg egyáltalán nem ritka, de az ennyire kihűlt, halvány csillagmaradványokat nagyon nehéz megtalálni."

Kaplan és munkatársai a kivételesen hűvös fehér törpére a Nemzeti Rádiócsillagászati Obszervatórium (NRAO) Green Bank-i távcsöve (GBT) és a nagyon hosszú bázisvonalú (rádiótávcső) hálózat (VLBA), továbbá több más földi távcső megfigyelései segítségével bukkantak rá. A felfedezés alapvetően annak köszönhető, hogy a fehér törpe egy kettős rendszer tagja: társa egy pulzár, amelynek már korábban a nyomára akadtak.

A fehér törpék a Napunkhoz hasonló csillagok rendkívül sűrű végállapotai: a csillag magja, miután a külső rétegeket ledobta magáról, gravitációsan egy nagyjából Föld méretű objektummá omlik össze. A túlnyomórészt szenet és oxigént tartalmazó mag ezután lassan, évmilliárdokon keresztül egyre csak hűl, s eközben fénye fokozatosan gyengül. A most felfedezett fehér törpe valószínűleg egyidős a Tejútrendszerrel, azaz közelítőleg 11 milliárd éves.

A pulzárok sebesen pörgő neutroncsillagok, szupernóvaként szétrobbant nagy tömegű csillagok szupersűrű maradványai. Erőteljes mágneses terük van, mágneses tengelyük mentén két, egymással ellentétes irányú szűk nyalábban elektromágneses sugárzást (rádió- és röntgenhullámokat) bocsátanak ki. Amennyiben a mágneses- és a forgástengely nem esik egybe, ezek a sugárzásnyalábok a világítótornyok körbeforgó fénykévéihez hasonlóan pásztáznak körbe az űrben, amit a Földről pulzálójelként észlelünk. (Ebből ered az elnevezésük.)

A kettős rendszer pulzár tagja a PSR J2222-0137, amely már régebb óta ismert volt. Korábbi megfigyelések feltárták, hogy másodpercenként több mint 30-szor fordul körbe, és van egy hozzá közeli, gravitációsan kötött kísérője, amely vagy szintén egy neutroncsillag vagy egy szokatlanul hűvös fehér törpe lehet. Egymás körüli keringési idejük 2,45 földi nap. Amikor később a pulzárt a VLBA-val egy hosszabb, kétéves perióduson keresztül megfigyelték, sikerült megállapítani, hogy az a Vízöntő (Aquarius) csillagkép irányában, tőlünk 900 fényévre található. Ez kritikus adat volt azoknak a modelleknek a pontosításához, amelyekkel a pulzár jeleinek a kísérő objektum gravitációs hatása miatti időkésését számították ki.

Einstein általános relativitáselmélete szerint ugyanis a kísérő tömege maga körül meggörbíti („behorpasztja") a téridőt, ezért amikor a pulzár (tőlünk nézve) a kísérő „mögé" kerül, jelei némi késést szenvednek. A késés pontos értékéből meghatározható a két objektum pályáinak térbeli elhelyezkedése, és a két égitest tömege. Így a pulzár tömegére a Nap tömegének 1,2-sze-rese, kísérőjére pedig 1,05-szorosa adódott. A pályák egymáshoz képesti rendezett, szabályos elhelyezkedése pedig határozottan azt jelezte, hogy a pulzár kísérője nem lehet egy másik neutroncsillag: két szupernóva-robbanás ugyanis jobban szétzilálta volna a bináris rendszert.

Pontosan ismerve a kísérő — immár feltételezhetően egy fehér törpe — távolságát, kiszámítható, milyen fényesnek látszana a csillag a Földről a látható és az infravörös tartományban. E számítások alapján a csillagászok úgy vélték, földi távcsövekkel képesek lesznek észlelni őket. Ám ebben mind a chilei Déli Asztrofizikai Kutató (Astrophysical Research: SOAR) távcső, mind a hawaii 10 méteres Keck-távcső kudarcot vallott.

Az adatokból kiderült, hogy a pulzár kísérője mintegy 100-szor halványabb, mint a pulzárok kísérőiként eddig ismert átlagos fehér törpék, de fénye még a leghalványabb ismert fehér törpénél is 10-szer gyengébb. Vagyis ha a pulzár kísérője valóban egy fehér törpe — márpedig minden jel erre mutatott —, akkor annak extrém hűvösnek kell lennie: a kutatók számításai szerint 3000 kelvinnél (2700 Celsius-foknál) nem lehet melegebb. (A Nap felszíni hőmérséklete ennek mintegy kétszerese.)

A csillagászok úgy vélik, hogy egy ennyire kihűlt csillagmaradványban a szén, amely a fehér törpe anyagának egyik fő összetevője, a gyémántéhoz hasonló szerkezetben kristályosodhatott ki. A most felfedezettel közel azonos korú, nagyon idős (11 milliárd éves körüli) fehér törpék között még nagyon sok ilyen lehet, bár észlelésük halvány fényük miatt meglehetősen nehézkes.

Tartalomjegyzékhez < Világképem <  Anyag-időszak     

------------

Forrás: public.nrao.edu/news/pressreleases/cold-white-dwarf

Elet és Tudomány ■ 2014/27  - 836. oldal •