Rieth József: Anyagvilág - Háttérinformáció

Bepillantottak egy nóva szívébe

Tartalomjegyzékhez Világképem     

Nemrég számoltunk be róla (ÉT 2014/33. szám) mekkora fejtörést okozott a csillagászoknak, amikor bő két évvel ezelőtt a NASA Fermi Gamma-sugár űrtávcsövével felfedezték az első gammasugárzó nóvát, majd kevéssel ezt követően újabb két hasonló nóvára bukkantak. Földi rádiótávcsövekkel végzett nagyfelbontású megfigyelésekkel most sikerült az egyik ilyen nóva esetében pontosan behatárolni azokat a területeket, ahonnan a gamma-sugárzás kiindult, s amelyek ismeretében a sugárzás keletkezésének valószínű magyarázatára is fény derült.

Ezek a nóvák kettős (bináris) rendszerek,
amelyekben egy sűrű fehér törpe anyagot
(főként hidrogént) szív el a Naphoz hasonló
kísérőjétől (fantáziakép)

„Nemcsak a gamma-sugárzás forrásainak pontos helyzetét sikerült meghatároznunk, hanem olyan, korábban sosem látott folyamatokba is bepillanthattunk, amelyek más nóvák robbanásaiban is hasonló szerepet játszhatnak"— mondta Laura Chomiuk, a Michigani Állami Egyetem csillagásza, a felfedezésről a Nature-ben beszámoló nemzetközi kutatócsoport tagja.

A klasszikus nóvák olyan kettős (bináris) rendszerek, amelyekben egy szupersűrű fehér törpe és egy hozzá közeli, a Naphoz hasonló csillag kering egymás körül. A fehér törpe eközben anyagot szív el kísérőjétől, és amikor a felszínén a nukleáris fúzió beindulásához elegendő hidrogén halmozódik fel, termonukleáris robbanás következik be: a klasszikus nóvák esetében ez nagyságrendileg néhányszor (tíz)ezer évenként ismétlődik. A robbanás során a rendszer hirtelen kifényesedik (ebből ered az elnevezése is: nova Stella = új csillag), majd rövid ideig tartó fényességmaximumot követően fokozatosan elhalványul. A nóvarobbanások lefolyását leíró modellek alapján a csillagászok nem számítottak arra, hogy ezek során gammasugárzás is keletkezhet, és 2012 júniusát megelőzően nem is tapasztaltak ilyet. Ekkor azonban a Fermi felfedezte a tőlünk 6500 fényévre, az Egyszarvú (Monoceros) csillagképben lévő V959 Mon nóvától érkező gamma-sugárzást.

Ezzel egyidejűleg az új-mexikói Karl G. Jansky nagyon nagy rádiótávcsőrendszer (VLA) megfigyelései jelezték, hogy a nóvától érkező rádiósugárzás valószínűleg a fényéhez közeli sebességgel száguldó részecskéknek mágneses mezőkkel való kölcsönhatásából ered. Ez a csillagászok figyelmét azonnal felkeltette: ilyen folyamatokban ugyanis nagyenergiájú gamma-sugárzás is létrejöhet.

A nóvarobbanásban a rendszer különböző időszakokban, különféle irányokba és eltérő sebességgel dob ki magából gázokat. Ahol ezek

egymással átfedésbe kerülve ütköznek, lökéshullám gyorsítja közel fénysebességre a részecskéket, gamma-sugárzásra késztetve őket.

A V959 Mon nóvarobbanásban végbemenő folyamatok időben három fő szakaszra bonthatók: az első napokban a nóva az egyenlítő mentén

sűrű, viszonylag lassan mozgó anyagot bocsát ki (sárga anyagkúpok a baloldali panelen). A következő néhány hétben sebes csillagszelek

indulnak ki a sarkok irányába (kék anyagkúpok a középső panelen). Ahol a két szétterjedő anyagkúp átfedésbe kerül egymással lökéshullámok

gyorsítják fel és késztetik gamma-sugárzásra a részecskéket (vörös „csomók" a középső panelen). Végül az anyagkidobás és a csillagszél

elcsitul, a kidobott anyag szétoszlik a csillagközi térben, a látványos égi „tűzijáték" véget ér (jobboldali panel). KÉP: BILL SAXTON, NRAO/AUI/NSF

Később a nagyon nagy bázisvonalú rádiótávcső-rendszer (VLBA) és az európai VLBI interferometrikus hálózat további, rendkívül „élesszemű" megfigyelései alapján a nóva és környezete rádiótérképén a csillagászoknak sikerült két olyan „csomót" azonosítani, ahonnan a rádióhullámok eredtek: ezek a források az idő előrehaladtával folyamatosan távolodtak egymástól. A megfigyeléssorozatba később bekapcsolódott a brit e-MERLIN rádiótávcső-rendszer, majd 2014-ben a VLA ismételten megvizsgálta a nóvarobbanás már halványuló nyomait. Mindezen megfigyelések adatait összegezve a csillagászoknak sikerült összeállítani egy olyan forgatókönyvet, amely véleményük szerint koherens magyarázattal szolgál a történtekre.

A folyamat első lépcsőjében a fehér törpe és kísérője keringési energiájának egy részét a robbanásban kidobott anyagnak a pályájuk síkjába eső részének adja át az egyenlítő mentén, amely így a többinél nagyobb sebességre gyorsul. Később a fehér törpe egy még sebesebb részecskékből álló csillagszelet bocsát ki a sarkok irányába: ahol ez beéri és nekiütközik a korábban kidobott, de lassabban mozgó anyagnak, ott lökéshullám alakul ki, amely a fényéhez közeli sebességre gyorsítja, rádióhullámok és gamma-sugárzás kibocsátására készteti a részecskéket.

„Időben nyomon követve a rendszerben végbemenő változásokat— a források mozgását és a sugárzások intenzitásának változásait—, majd ezt összevetve a fenti forga-tókönyvön alapuló modellszámítások eredményével tökéletes egyezést találtunk, amely vissszaigazolta feltevésünk helyességét" — mondta Chomiuk.

2012 óta a V959 Mon mellett még további három nóvánál fedeztek fel gamma-sugárzást, amelyről ma már úgy vélik a csillagászok, a nóvakitörések szokványos kísérőjelensége lehet, amelyre korábban csupán azért nem figyeltek fel, mert távolabbi nóvák esetében ez a sugárzás csak erősen legyengülve, vagy egyáltalán nem ér el hozzánk.

Tartalomjegyzékhez Világképem     

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

Forrás: https://public.nrao.edu/news/pressreleases/nova-gamma-ray-mystery-unraveled 
Élet és Tudomány ■ 2014/43 ■ 1349