Rieth József: Anyagvilág - Háttérinformáció
Gammasugárzó nóvák
Tartalomjegyzékhez < Világképem < Anyag-időszak
Amikor bő négy évvel ezelőtt 2010 márciusában csillagászok először észleltek nagyenergiájú gammasugárzást egy kitörő nóva irányából, még hihették azt, hogy egyedi, kivételes jelenségről van szó, amely a szóban forgó nóvának az átlagostól némileg elütő szerkezetével magyarázható. Az utóbbi két évben azonban a NASA Fermi Gamma-sugár Űrtávcsövének megfigyelései nyomán az első példához további három nóva csatlakozott: ez pedig már komolyan megkérdőjelezi az eddigi modellek helyességét, amelyek szerint a nóvarobbanásokban felszabaduló energia nem elegendő a fény legnagyobb energiájú részecskéi, a gamma-fotonok létrehozásához.
„Egy mondás szerint egyetlen (ellen)példa lehet ritka kivétel, kettő véletlen egybeesés, de három már egy új csoportot alkot, mi pedig már négynél tartunk, és a példák száma még tovább nőhet" — nyilatkozta Teddy Cseung, a washingtoni Tengerészeti Kutatóintézet asztrofizikusa, a kutatás eredményeit a Science-ben összegző cikk vezető szerzője.
A nóvarobbanás egy korábban alig észrevehető, jelentéktelen csillag rövid ideig tartó hirtelen kifényesedése, amelynek során a Nap éves energiatermelésének mintegy százezerszerese szabadul fel. A nóvarobbanások kettőscsillag-rendszerekben következnek be, amelyeknek egyik tagja egy fehér törpe (nagyjából Föld méretűre zsugorodott, rendkívül sűrű, már kiégett csillag), míg kísérője egy hűvösebb fősorozatbeli csillag vagy vörös óriás. Utóbbiról főként hidrogén áramlik át a fehér törpe körüli akkréciós korongra, illetve a törpe felszínére, ahol a felhalmozódó hidrogén mennyisége, nyomása és hőmérséklete folyamatosan növekszik, majd egy kritikus értéket elérve beindul benne a magfúzió és termonukleáris robbanás következik be. Ellentétben a nagyobb erejű szupernóvarobbanásokkal, amelyek során az eredeti csillag is megsemmisül, a nóvarobbanást a kettős tagjai túlélik. A Fermi utóbbi években tett felfedezései előtt soha nem észleltek nóvából eredő gammasugárzást, és ez összhangban állt azokkal az elméleti modellszámításokkal, amelyek szerint a nóvarobbanásban felszabaduló energia ennek létrehozásához kevés.
A NASA Fermi Gamma-sugár űrtávcsövének fedélzetén lévő Large Area Telescope (LAT, azaz nagy látómezőjű távcső) nevéhez illően egyidejűleg az égbolt mintegy 20 százalékát látja be, a teljes égboltot 3 óránként pásztázza át. Ez az eddigi legérzékenyebb gamma-űrtávcső, amely 30 millió és 300 milliárd elektronvolt (30 MeV és 300 GeV) közti energiájú fotonok észlelésére alkalmas. Az első nóva, amelynek irányából a Fermi gammasugárzást észlelt 2010 márciusában, a V4O7 Cygni volt. Ez a nóvák egy viszonylag ritkább csoportjába, az úgynevezett visszatérő (rekurrens) nóvák közé tartozik, amelyben a fehér törpe kísérője egy, a Napnál több mint százszor nagyobb kiterjedésű, erőteljes csillagszelet kibocsátó vörös óriás. Ezekben a rendszerekben a robbanás (kifényesedés) viszonylag gyakran, jellemzően néhány évtizedenként ismétlődik.
A V407 Cygni gammasugárzásának felfedezése után kétévnyi szünet következett, majd 2012-ben és 2013-ban a LAT egymás után három, úgynevezett klasszikus nóva irányából is gammasugárzást észlelt. Ez utóbbi kettős rendszerekben a fehér törpe kísérője egy hozzá nagyon közeli, Naphoz hasonló csillag.
"A V407 Cygni esetében még vélhettük úgy, hogy kivételes esetről van szó, mivel a fehér törpe felszínén bekövetkező robbanás lényegében a vörös óriás kiterjedt légkörével érintkezik, és a robbanás lökéshulláma a vörös óriás intenzív csillagszelével ütközik. Ez létrehozhat olyan nagy energiát, amely a töltött részecskéket a fényéhez közeli sebességre gyorsítja, és ezáltal gammasugárzás kibocsátására készteti— mondta Steven Shore, a Pisai Egyetem asztrofizikus professzora, a Science-ben megjelent cikk egyik társszerzője. — Ám ez a magyarázat a három klasszikus nóva esetében, sajnos, nem működik."
A Fermi a V1324 Scorpii klasszikus nóva gammasugárzását 2012 júniusában, a V339 Delphiniét 2013 augusztusában fedezte fel (mindkettőt a látható tartományban észlelt kifényesedésük nyomán). Továbbá 2012 júniusában a LAT egy tranziens gammasugárforrást is felfedezett a Naptól mintegy 20 foknyira: bő 1 hónappal később, miután a Nap kissé odébb mozdult, a csillagászok ugyanazon a helyen a látható tartományban egy halványodó nóvát, a V959 Momxerotist fedezték fel.
A csillagászok becslése szerint a Tejútrendszerben évente 20 és 50 közötti nóvarobbanás történik. Többségük észrevétlen marad, mivel látható fényüket a közbeeső porfelhők elnyelik, gammasugárzásuk intenzitása nagyobb távolságokból legyengül. Az eddig felfedezett négy gammasugárzó nóva tőlünk mért távolsága 9000 és 15 000 fényév közötti, tehát a galaxis méreteit figyelembe véve hozzánk viszonylag közel esik.
A nóvarobbanás akkor következik be, amikor a fehér törpe felszínén a kísérőjétől elszívott hidrogénből elegendő halmozódik fel (megfelelő nyomáson és hőmérsékleten) a nukleáris fúzió beindulásához: a klasszikus nóvák esetében ez legalább néhányszor (tíz)ezer év, a V4O7 Cygnihez hasonló visszatérő nóvák esetében pedig néhány évtized.
De míg az utóbbiaknál a vörös óriás kiterjedt légköre és intenzív csillagszele úgy tűnik, kielégítő magyarázatot adhat a gammasugárzás keletkezésére, a klasszikus nóvák esetében más gyorsító mechanizmus működhet. Egyes spekulációk szerint a robbanásban több, különböző sebességgel terjedő lökéshullám jöhet létre, közülük a gyorsabbak a lassúbbakat beérve és velük ütközve felgyorsíthatják a részecskéket a fényéhez közeli sebességre. Az erre (vagy egyéb) feltételezésre épülő numerikus modellek azonban még kidolgozásra várnak.
Tartalomjegyzékhez < Világképem < Anyag-időszak
----------------
Forrás: www.nasa.gov/ press/2014/ july/nasas-fermi-space-telescope-reveak-new-source-of-gamtna-rays/
1028 ■ ÉLET ÉS TUDOMÁNY ■ 2014/33