Kerti locsolóra emlékeztető, furcsa sugárnyalábot fotóztak le egy neutroncsillag körül. Ez az első felvétel, amely megörökíti a jelenséget.

A Circinus X-1 kettős rendszer neutroncsillagának S alakú, precesszáló sugárnyalábjáról rádiótartományban készült felvétel. A képről eltávolították magát a Circinus X-1-et és egy háttérforrást, hogy az S forma jobban látsszon. Ezek a jetek gyors, keskeny anyagkiáramlások, amelyek a Circinus X-1-ből indulnak ki. Az égbolton nagyjából akkorának látszanak, mint egy ötforintos 100 méterről, pedig több mint 5 fényév hosszúak. (Fraser Cowie)

A sugárnyalábok S alakját az okozza, hogy a csillag körüli forró gázkorong imbolygása miatt irányuk folyamatosan változik – a precessziónak hívott jelenséget nem csak fekete lyukaknál, de neutroncsillagoknál is megfigyelték.

A neutroncsillag a Földtől több mint 30 ezer fényévre lévő Circinus X-1 kettős rendszerben található. Egy nagy tömegű szuperóriás csillag magjából jött létre, amely akkoriban omlott össze, amikor a Stonehenge épült. Olyan sűrű, hogy egy teáskanálnyi belőle annyit nyom, mint a Mount Everest.

A kettős rendszerekben két csillag gravitációsan kötődik egymáshoz. A Circinus X-1 esetében az egyik tag egy neutroncsillag. A neutroncsillagok és a fekete lyukak olyan kozmikus szörnyetegek, amelyek a Világegyetem legnagyobb csillagainak halálakor keletkeznek, amikor azok összeomlanak a saját gravitációjuk erejétől.

A fekete lyukak jóval nagyobb tömegűek, és csupán gravitációs hatásuk segítségével észlelhetők, míg a neutroncsillagok a sűrűségük ellenére is közvetlenül megfigyelhetők. A Világegyetem legkülönösebb égitestjei közé tartoznak, belsejüket szinte kizárólag neutronok alkotják.

A MeerKAT teleszkóp rádiótartományú felvétele, központban a Circinus X-1-el, amelyet annak a szupernóvának a maradványa ölel körbe, amelyben született. A jetek által előidézett lökéshullámok a Circinus X-1 fölött és alatt látszanak, a sugárnyalábok S alakját részben eltakarja egy fényes háttérforrás. (Fraser Cowie)

A neutroncsillag sugárnyalábját az Oxfordi Egyetem kutatócsoportja fedezte fel. A kutatók a dél-afrikai MeerKAT rádiótávcsővel készítettek részletes, nagy felbontású felvételeket a Circinus X-1-ről, és a brit Hull Egyetem Nemzeti Csillagászati Találkozóján mutatták be az első olyan felvételt, amelyen egy neutroncsillag S alakú plazmanyalábja látható. Ez az áttörés segíthet felfedni a jelenség mögött álló extrém fizikai folyamatokat.

A kutatócsoport vezetője, Fraser Cowie elmondta, hogy van egy másik rendszer is, amelyben S alakú jetek vannak: az SS433, de a vizsgálatok azt mutatják, hogy abban egy fekete lyuk rejtőzik. „Ez a felvétel az első, amely bizonyítja egy precesszáló jet létezését bizonyítottan neutroncsillag forrással.” – mondta. A bizonyítékot egyaránt szolgáltatja a rádiósugárzó plazmajet szimmetrikus S alakja, valamint a gyors, széles lökéshullám, amelyet csak a nyaláb irányváltozása idézhet elő.

„Ez értékes információkkal szolgál majd a nyaláb kilövellése mögött álló extrém fizikai folyamatról, amelyet még mindig nem értünk eléggé.” A neutroncsillag nagy sűrűsége miatt erős gravitációval bír, ami leszakítja a gázt a társcsillagáról, és egy forró gázból álló korongot alkot belőle. A gázkorong anyaga befelé spirálozik a neutroncsillag felszíne felé.

Az akkréciónak nevezett folyamat rengeteg energiát szabadít fel minden másodpercben, többet, mint egymillió Nap. Ennek az energiának egy része táplálja a jeteket – a kettős rendszerből kilövellő keskeny anyagsugarak a fénysebesség közelébe gyorsulnak.

A MeerKAT teleszkóp a legutóbbi fejlesztéseknek köszönhetően kiváló érzékenységre és nagyobb felbontásra tett szert. Ezekkel a kutatók egyértelmű bizonyítékot találtak a Circinus X-1 locsolóra emlékeztető S alakjára. Ráadásul mozgó lökésfrontokat is találtak, mégpedig első alkalommal egy röntgenkettős esetében. Ezek azok a régiók, ahol a plazmanyaláb beleütközik a környező anyagba, és lökéshullámot kelt.

Cowie kutatócsoportjának mérései szerint a lökéshullámok nagyjából a fénysebesség 10 százalékával mozognak, ami igazolja, hogy nagy sebességű plazmanyaláb kelti őket, nem pedig valami lassabb jelenség, például a csillagszél. „Az a tény, hogy a lökéshullámok nagy szög alatt látszanak, összhangban áll az elméletünkkel.” – mondta Cowie. „Tehát két erős bizonyítékunk van arra, hogy a neutroncsillag sugárnyalábja precesszál.”

A lökéshullámok sebességének megmérése is segíthet abban, hogy megtudjuk, mi alkotja az őket keltő plazmanyalábokat. A lökéshullámok részecskegyorsítóként működnek az űrben: nagy energiájú kozmikus sugárzást produkálnak. Az pedig, hogy mennyire képesek felgyorsítani a részecskéket, a sebességükön múlik.

„A Circinus X-1 az egyik legfényesebb röntgenforrás az égbolton, amit már több mint fél évszázada tanulmányoznak. Ennek ellenére még mindig az egyik legrejtélyesebb rendszer, amit ismerünk.” – mondta Cowie. „Nem mindent értünk a viselkedésével kapcsolatban, ezért nagy segítség, hogy az elmúlt 50 év eredményei után most új megvilágításba helyezhetjük.”

„A következő lépés az, hogy nyomon követjük a plazmanyalábokat, és megfigyeljük, hogy olyan módon változnak-e, ahogy várjuk. Így részletesen megismerhetjük a tulajdonságaikat, és még többet tudhatunk meg ezekről a rejtélyes objektumról.” – tette hozzá.

Forrás: Royal Astronomical Society