Egzotikus égitesteket talált az Integral űrszonda

Az ESA (Európai Űrügynökség) Integral nevű űrszondája 2002 óta keresi az univerzum legerősebb gamma- és röntgensugárzó objektumait. A legújabb mérési sorozat kiértékelése során a szakemberek 15 pontforrást nagytömegű, erősen röntgensugárzó kettőscsillagként (High-Mass X-ray Binary, HMXB) azonosítottak. Az ebbe a csoportba tartozó kettős rendszerek egy nagytömegű csillag összeomlása során keletkezett kompakt égitestből (neutroncsillag vagy fekete lyuk), és egy legalább 20-30 naptömegű, kék szuperóriás csillagból állnak.

Áramlás

A szuperóriás komponensről folyamatosan anyag áramlik át a kompakt társobjektumra, a felforrósodó gáz részecskéi pedig erős röntgensugárzást bocsátanak ki. Az ilyen típusú objektumok leghíresebb képviselője az 1960-as években felfedezett Cygnus X-1, mely az égbolt egyik legerősebb röntgenforrása, és egyben az első jelölt volt kettős rendszerben létező fekete lyukra.ű

A nagytömegű röntgenkettősöket viszonylag ritkának gondolták a kutatók, mivel ez az evolúciós fázis átlagosan mindössze néhány millió évig áll fenn. A nagytömegű csillagok ugyanis igen gyorsan elégetik a magbeli hidrogént, majd az egyre gyorsuló ütemű fúziós reakciósorozatok után a csillag szupernóvaként felrobban, maradványobjektumként neutroncsillagot vagy fekete lyukat hagyva hátra. A röntgenkettősök esetében az egyik komponens már átesett a szupernóva-robbanáson, míg a másik még előtte áll. Miután a másik csillag is összeomlik, az objektum kompakt kettős rendszerré alakul. A két kompakt égitest ezután fokozatosan egymás felé közelítve spirálozódik, míg végül összeütköznek, és egy hatalmas robbanásban semmisülnek meg (jelenlegi elméleteink szerint ezeket az eseményeket figyeljük meg nagy energiájú gammafelvillanások észlelésekor).

A röntgenkettős rendszerek gyakoriságára vonatkozó elméleteket eddig a megfigyelések is alátámasztották, mivel az Integral felbocsátása előtt összesen hét ilyen objektumot ismertünk. Az űrszonda mérései révén azonban mára megháromszorozódott a HMXB csoportba katalogizált égitestek száma, és a kutatók szerint még jó néhány hasonló kettős felfedezése várható.

Különösen érdekes, hogy az újonnan detektált röntgenkettősök közül néhányat sűrű, porból és gázból álló felhőbe burkolózva találtak meg. Ezekben a rendszerekben a kompakt komponens a szuperóriás csillag légkörén belül kering. Ez a közösburok- fázisnak nevezett állapot az elméletek szerint csak néhány ezer évig tart, s a csillagfejlődés eme szakaszáról még nem nagyon állnak rendelkezésünkre kézzelfogható információk. A most felfedezett objektumok vizsgálata segíthet megérteni, hogyan és mennyi idő alatt alakul ki ez a fejlődési állapot, s hogy milyen fizikai körülmények uralkodnak ekkor a rendszerben.

A szakemberek további röntgenkettősök felfedezését remélik az Integral szondától; a rendszerek következő evolúciós fázisát megtestesítő, kompakt kettős rendszerek kutatásában pedig a jövő évtized közepén indítandó LISA (Laser Interferometer Space Antenna) misszió jelenthet komoly előrelépést. A tervek szerint az űrben, egymástól több millió kilométerre keringő három szondából álló interferométer képes lesz észlelni a kompakt objektumok spirálozó mozgása során létrejövő gravitációs hullámokat.

Az Integral szonda méréseiből származó új eredményeket a S. Chaty (University of Paris Diderot/CEA Saclay France) vezette kutatócsoport két cikkben közölte le az Astronomy and Astrophysics szakfolyóiratban.