Pulzár, ki- és bekapcsolva
(Rovat: Távoli világok kutatói, Űrcsillagászat Európában - 2013.01.27 08:15.)

Az ESA XMM-Newton röntgencsillagászati űrteleszkópjával és többek közt az új LOFAR rádióantenna-rendszerrel egy olyan pulzárt vizsgáltak, amely előtt egyelőre értetlenül állnak az elméleti szakemberek.

A PSR B0943+10 jelű pulzárra vonatkozó új mérések azt mutatják ugyanis, hogy amikor a rádiótartományban egy időre elhalványodnak az impulzusai, épp akkor indulnak be röntgenben – és fordítva. A változáshoz pedig másodpercek sem kellenek. A felfedezést az tette lehetővé, hogy az égitestet összehangolt módon, több alkalommal is megfigyelték egyrészt az európai űrtávcsővel, másrészt a hollandiai központtal nemrég elkészült LOFAR (Low Freqency Array) rádióinterferométer-rendszerrel. Ez utóbbi alacsony (140 MHz-es) rádiótartományban észlelt, és a pulzár megfigyelésének idején, 2011 végén még csak próbaüzemben működött. A rádió-megfigyelésekben az indiai GMRT (Giant Metrewave Radio Telescope) rendszer is részt vett, 320 MHz-es frekvencián végzett méréseivel.

A pulzárok, amelyek közül az elsőt 1967-ben fedezték fel rövid időközönként periodikusan ismétlődő rádióimpulzusai alapján, valójában gyorsan forgó neutroncsillagok. Periódusidejük általában másodperc körüli, de vannak köztük olyanok is, amelyek másodpercenként több százszor megfordulnak a tengelyük körül (milliszekundumos pulzárok). A neutroncsillagok szupernóva-robbanás után maradnak vissza egy valaha „szebb napokat látott” nagy tömegű csillagból. A csillag magjának összeomlásakor egy olyan sűrű égitest keletkezik, amelynek a tömege a Napéval összemérhető, átmérője viszont csupán kb. 10-20 km-es. Erős mágneses térrel rendelkeznek, és a mágneses és a forgási tengelyük nem esik egybe. A mágneses térben nagy sebességre gyorsuló elektromosan töltött részecskék elektromágneses sugárzást bocsátanak ki. A rádióimpulzusokat akkor figyelhetjük meg, amikor a mágneses pólusok környezetéből érkező intenzív sugárzás nyalábja „végigsöpör” a Földön – mint egy képzeletbeli világítótorony fénypászmája. Napjainkban az ismert pulzárok száma 2000 körüli.

A PSR B0943+10 pulzár rádió „üzemmódban” (fent), és amikor a felvillanásai a röntgentartományban észlelhetők (lent). A két állapot közötti átmenet egy szempillantás alatt megtörténik. (Kép: ESA/ATG medialab; ESA/XMM-Newton; ASTRON/LOFAR)

A már régebb óta ismert, a becslések szerint viszonylag idős (ötmillió éves) PSR B0943+10-ről tudták, hogy erős rádiófelvillanásai időnként ki-, majd újra bekapcsolnak. A kutatók arra voltak kíváncsiak, hogy a jelenség észlelhető-e a röntgenimpulzusokkal kapcsolatban is. (Mivel biztosak akartak lenni benne, hogy a változások bekövetkeztét meg tudják figyelni, 36 órányi értékes megfigyelési időre pályáztak. Ezt nem volt könnyű megkapniuk, öt évnyi erőfeszítésükbe került.) A válasz végül igen lett, de tisztázni mégsem tudták a versengő elméletek jóslatait, valójában inkább mindet cáfolták. Az igazi meglepetés ugyanis az volt, hogy a röntgentartományban az el- majd feltűnés a rádióban észlelt jelenséggel pontosan ellenkező fázisban következett be. Ráadásul a változás gyors lefolyása arra utal, hogy a neutroncsillag teljes magnetoszférája egy szempillantás alatt át tud alakulni. A folyamat pedig megfordítható, mert egy idő eltelte után mindig ellenkező irányú változás következik be, majd kezdődik az egész elölről. Minderre egyelőre nincs meggyőző elméleti magyarázat. A felfedezés nyomán mindenképpen át kell gondolni a pulzárok működésére vonatkozó elképzeléseket. Amíg a témához értő elméleti asztrofizikusok ezzel lesznek elfoglalva, a kutatócsoport 2013-ban új megfigyeléseket tervez egy másik pulzárral (PSR B1822-09) kapcsolatban. A PSR B0943+10-re vonatkozó mostani eredményeket a Science folyóiratban közölték.