Rejtélyes lassulás egy neutron csillagnál

A NASA Swift röntgensugarú távcsövével csillagászok egy csoportja egy korábban soha nem tapasztalt eseményt észlelt egy neutroncsillagnál, az objektum hirtelen elkezdett lassulni.

Az eset újabb lökést adhat a csillag maradványok különös fizikájának jobb megismerésére tett erőfeszítéseknek. Az 1E 2259+586 jelű csillag a Cassiopeia csillagkép északi területén helyezkedik el. A felfedezésről a Nature-ben számolt be a nemzetközi tudóscsoport.

Az eddigi neutron csillag megfigyelések is hoztak már érdekes eredményeket, ilyen a vizsgált objektum forgási sebességének hirtelen emelkedése, amit "hibának" (glitch) neveznek, ennek az ellenkezőjét, vagyis a hirtelen lassulást azonban még soha nem észlelték korábban. "Ezt az eseményt 'anti-hibának' (anti-glitch) neveztük el, mivel pontosan ellentétes hatással van a csillagra, mint minden más egyértelműen azonosított, neutron csillagnál tapasztalt hiba" - nyilatkozott a Swift észlelés vezető kutatója Neil Gehrels, a NASA csillagásza.


Az ESA XMM-Newton műholdjának felvétele az 1E 2259+586 jelű neutron csillagról
A neutron csillag a fekete lyukhoz legközelebb álló közvetlenül észlelhető objektum, ami nem más, mint egy élete végén a saját súlya alatt összeroppant, majd szupernóva robbanásban elpusztult nagytömegű csillag összesűrűsödött magja. A robbanás után visszamaradt anyag egy alig 20 kilométer átmérőjű gömbbe sűrűsödik, melynek tömege nagyjából egymilliószorosa a Föld tömegének.

A neutron csillagok forgási sebessége elérheti a percenkénti 43.000 fordulatot is, amivel a Föld mágneses mezejénél több milliárdszor erősebb mezőt generál maga körül. Az 1E2259 586 azonban még ennél is bizarrabb és ritkább neutron csillag. Egyike azon keveseknek, melyeket magnetároknak neveznek a szokatlannál is szokatlanabbul erős mágneses mezejük miatt. Az alig két tucat ismert magnetár olyan erős röntgensugarú kitörésekre képes akár a galaxis egy távoli területéről is, melyek még bolygónk légkörét is képesek befolyásolni.

A Swift távcső alkalmazásával a tudósok folyamatos röntgensugár impulzusokat figyeltek meg az 1E2259 586 magnetár esetében. Az észlelések 2011 júliusa és 2012 áprilisa között zajlottak. Ebben az időszakban a magnetár 7 másodpercenként tett meg egy fordulatot, ami megközelítőleg 8 rpm-nek felet meg, emellett látszólag fokozatos, stabil ütemű lassulást tanúsított. 2012. április 28-án, a következő tervezett észlelésnél azonban egy hirtelen 2,2 milliomod másodperces lassulás formájában bekövetkezett az anti-hiba.

Egy héttel az esemény előtt, április 21-én a magnetár egy rövid, ám heves röntgensugár kitörést produkált, amit a NASA Fermi röntgensugarú űrtávcsöve észlelt. A tudósok szerint ez a mindössze 36 milliszekundumos nagy energiájú fénykibocsátás jelezhette a hirtelen anti-hibához vezető változásokat, ami felül az ezt követő megfigyelések felfedték, hogy a magnetár forgásának lassulása egyre gyorsuló ütemben folytatódik. "Ez a neutron csillag valami teljesen váratlant művel. Forgási sebessége a kezdeti hirtelen csökkenés óta egyre gyorsuló ütemben folytatódik" - magyarázta a csoport tagja, Jamie Kennea.


A megnetár egy művészi ábrázolása
Az észlelések egy új elméleti kihívás elé állítják a csillagászokat. Mi okozhatta pontosan a magnetár kitörését, forgásának hirtelen lelassulását, majd az egyre nagyobb ütemű lassulást?

A neutron csillagok belső szerkezetéről alkotott elméletek szerint elektronok és töltéssel rendelkező részecskék egy "kérge" veszi körül több a több más furcsaság mellett egy egészen szokatlan, súrlódástól mentes állapotú anyagot, az úgy nevezett szuperfolyadékot. Az elméletek szerint mivel a neutron csillag felszíne nagy energiájú részecskék áramlatait gyorsítja erős mágneses mezejével, ezért a csillag kérge mindig energiát veszít, ezáltal lassul, a belsejében elhelyezkedő folyadék azonban természeténél fogva ellenszegül ennek a lassulásnak. Az ellentétes erőhatásoknak köszönhetően a kéreg megrepedezik, röntgensugár kitöréseket produkálva, miközben lökést kap a gyorsabban forgó belső közegtől, felgyorsítva a csillag forgását.

Ez az elmélet a mostani anti-hiba felfedezés fényében azonban fejlesztésre szorul, ugyanis nem képes megmagyarázni az 1E2259 586 magnetár váratlan és folyamatos lassulását. A kutatók remélik, hogy az új jelenség megnyitja az utat a neutron csillagok belsejének jobb megismerése előtt.