Finn kutatók vezetésével sikerült kideríteni, hogy a régóta ismert, de mind ez idáig rejtélyesnek számító Cygnus X-3 röntgenkettős valójában egy ritka, ultrafényes röntgenforrás lehet.

A röntgenkettősök egzotikus rendszerek, amelyek egy közönséges csillagból és egy „halott” kompakt objektumból – azaz egy, a társcsillagától folyamatosan anyagot nyerő fekete lyukból vagy neutroncsillagból – állnak. A Galaxisunkban mindeddig néhány száz ilyen objektumot azonosítottak. Ha az Univerzum legnagyobb energiakibocsátású jelenségeit szeretnénk tanulmányozni, akkor a röntgenkettősök ebből a szempontból is figyelemre méltó jelöltek.

A Világegyetemben felfedezett első röntgenkettősök egyike a Cygnus X-3 jelű rendszer. Az 1970-es évek elején azonosított kettős rendszer arról híres, hogy – az erős mágneses térben mozgó, elektromos töltésű részecskék jelenléte miatt – rádiótartományban is intenzíven képes sugározni; sőt alkalmanként ez a sugárzási teljesítmény rövid ideig az Univerzum legerősebb rádióforrásaiéval vetekszik, majd néhány nap alatt jelentősen lecsökken. A ritka és rövid ideig tartó kitörések között ugyanakkor az objektum ugyanúgy viselkedik, mint egy „átlagos” röntgenkettős.

Ez a sajátos jellemző már évtizedekkel ezelőtt arra ösztönözte a kutatókat, hogy összehangolt megfigyeléseket végezzenek; de áttörést a rejtély kibogozásában csak nemrég, a NASA 2021 decemberében indított Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE) műholdjával végzett vizsgálatoknak köszönhetően sikerült elérni. Alexandra Veledina, a finnországi Turkui Egyetem tudományos munkatársa, a kutatás vezetője elmondta, hogy a polarizált röntgenfelvételek használata bepillantást nyújtott a kompakt objektum (jelen esetben egy fekete lyuk) közvetlen környezetében lévő anyag elrendeződésébe is, ami eddig nem volt lehetséges.

„Felfedeztük, hogy a kompakt objektumot egy sűrű és átlátszatlan burok veszi körül. A megfigyelt fény egy visszatükröződés a környező gáz által formált belső kürtő faláról, amely egy tükröződő belsejű kehelyre emlékeztet” – magyarázza Veledina.

Kilátás egy röntgenkettős belsejében lévő fekete lyuk felé és a röntgensugárzás, amelyet a fekete lyukat körülvevő erőteljes anyagkiáramlás belső felületéről látunk visszatükröződni (illusztráció, Alexander Mushtukov).

Ez a felfedezés vezetett ahhoz, hogy a Cygnus X-3-at az ultrafényes röntgenforrások (ULX) osztályának egy tagjaként azonosítsák, amelyek olyan óriási ütemben nyelnek el anyagot, hogy a behulló anyag jelentős része már nem fér el az eseményhorizont belsejében, hanem kidobódik a rendszerből.

„Az ULX-ek jellemzően fényes foltokként figyelhetők meg távoli galaxisok képein, amelyek emisszióját a kompakt objektum környező tölcsérének fókuszáló hatásai erősítik fel, hasonlóan egy megafon működéséhez” – fejtette ki Juri Poutanen, a Turkui Egyetem Fizikai és Csillagászati Tanszékének professzora, a tanulmány társszerzője.

„Az eddig ismert források hatalmas távolságainak következtében, a Tejútrendszer kiterjedésének több ezerszeresén túl, a röntgentávcsövek számára viszonylag halványnak tűnnek. Vizsgálataink most ezeknek a távoli ULX-eknek egy, a saját Galaxisunkban lévő megfelelőjét fedték fel.”

Ez a jelentős eredmény új fejezetet nyit a rendkívüli kozmikus források vizsgálatában, lehetőséget nyújtva a szélsőséges anyagvesztési folyamatok mélyreható elemzésére. További részletek Veledina és munkatársai publikációjában érhetők el a Nature Astronomy folyóirat 2024. júniusi számában.

Forrás: University of Turku sajtóközlemény, 2024.06.24.