A legfényesebb és legtávolabbi pulzár

Az ESA XMM-Newton űrteleszkópjával egy olyan pulzárt fedeztek fel, ami az elméletek szerint nem is létezhetne.

A pulzár – egy nagy tömegű csillag gyorsan forgó maradványa – ezerszer fényesebb annál, mint amiről azt gondolták, hogy egyáltalán lehetséges. Még egy dologban rekorder: ez az eddig detektált legtávolabbi ilyen objektum: röntgensugárzása 50 millió éven keresztül haladt fénysebességgel, mielőtt az XMM-Newton detektálta.

A rekorder pulzár azonosítója NGC 5907 X-1, otthona pedig az NGC 5907 jelű spirálgalaxis. A kép egy kompozit felvétel: a röntgenadatok (kék/fehér) az ESA XMM-Newton űrteleszkópjától és a NASA Chandra-röntgenteleszkópjától származnak, az optikai adatok (galaxisok és előtér csillagok) a Sloan Digital Sky Survey adatbázisából. A belső képen látható görbe mutatja a forgó neutroncsillag röntgenpulzációját, amelynek periódusa 1,13 másodperc. (Kép: ESA – XMM-Newton / NASA - Chandra / SDSS)

A pulzárok olyan forgó mágneses neutroncsillagok, amelyek rendszeres jeleket bocsátanak ki két szimmetrikus nyalábban, keresztül az Univerzumon. Ezekre a nyalábokra úgy is lehet tekinteni, mint egy világítótorony fényeire. Ha a Föld a nyaláb útvonalába esik, akkor ezt úgy érzékeljük, mintha fel- és lekapcsolnák a fényeket, azzal összhangban, ahogy a pulzár forog.

Ezek a pulzárok valaha nagy tömegű csillagok voltak, amelyek életük végén erőteljes szupernóva-robbanásban lelték végüket, a robbanás végén pedig hátramaradt egy aprócska, de rendkívül sűrű csillagmaradvány.

Az NGC 5907 X-1 röntgenpulzár az eddig detektált legfényesebb ilyen objektum: tízszer fényesebb, mint az eddigi rekorder. Egy másodperc alatt annyi energiát bocsát, ki mint a Napunk 3,5 év alatt. Az XMM-Newton űrteleszkóp az elmúlt 13 év során többször is megfigyelte az objektumot, így az adatbázis szisztematikus áttanulmányozása során az adódott, hogy a pulzár jelének periódusa 1,13 s. A jelet a NASA NuSTAR röntgencsillagászati műholdjának archívumában is azonosítani lehetett, így további adatok álltak rendelkezésre. „Korábban azt hitték, hogy csak az olyan fekete lyukak, amelyek legalább 10-szer nagyobb tömegűek, mint a Nap, képesek csillagtársuktól anyag elszívásával elérni ilyen rendkívüli fényességeket. Ezzel szemben a neutroncsillagoknak a gyors és rendszeres pulzációja olyan, mint egy egyedi ujjlenyomat. Egyértelműen megkülönböztethetőek a fekete lyukaktól” – mondta Gian Luca Israel, az INAF Római Csillagászati Obszervatóriumának munkatársa, vezető szerzője annak a cikknek, amely a felfedezést ismerteti a Science című lapban.

Az archív adatok elemzése során kimutatták, hogy a pulzár forgási periódusa változott az idők folyamán: 1,43 másodperc volt 2003-ban, míg 2014-ben már 1,13 másodperc. Ugyanekkora gyorsulás a Föld forgásában azt eredményezné, hogy bolygónk 24 óra helyett mindössze 19 óra alatt fordulna meg tengelye körül.

Habár nem szokatlan jelenség a rotációs ráta változása a neutroncsillagok körében, ez a gyors változás valószínűleg amiatt állt elő, hogy az objektum nagyon gyorsan anyagot vont el kísérőjétől. „Ez az objektum alapjaiban változtatja meg az eddigi tudásunkat a nagyon fényes csillagok akkréciós folyamatairól. Ez a neutroncsillag ezerszer fényesebb, mint az eddig gondolt elméleti határ az akkretáló neutroncsillagok esetében. Így szükséges a modelljeink korrigálása azzal, hogy figyelembe vesszük a hatalmas mennyiségű felszabaduló energiát, amit a pulzár kibocsát” – mondta Gian Luca Israel.

A kutatók jelenleg úgy vélik, hogy a pulzárnak egy erős, bonyolult mágneses tere van a felszínhez közel, így egyrészt még mindig lehetséges anyagátadás a kísérőről, másrészt ez megmagyarázná a nagy sugárzási teljesítményt is. „Ennek a rendkívül szokatlan objektumnak a felfedezése, ami ugye rekordtartó mind a távolságban, mind a fényességében, és jelentős a rotációs változása is, új rekordokat állított fel az XMM-Newton történetében, továbbá megváltoztatta az elképzeléseinket arról is, hogy hogyan is működnek ezek az objektumok” – nyilatkozta Norbert Schartel, az ESA XMM-Newton projekt vezető kutatója.

Kapcsolódó cikkek:
Még tovább működhet az XMM-Newton
Röntgenpulzár az Androméda-ködben

Kapcsolódó linkek:
NGC 5907 X-1: rekorder röntgenpulzár (ESA)