Ezek a hatalmas neutroncsillagok kevesebb, mint egy pillanatig léteztek: ScienceAlert

Néhány száz milliszekundum alatt nem sok mindent lehet elérni. De a két gamma-kitörésben látható neutroncsillagok számára több mint elég idő, hogy megtanítsunk egy-két dolgot az életről, a halálról és a fekete lyukak születéséről.

Az éjszakai égbolton nagy energiájú villanások archívumában kutatva a csillagászok a közelmúltban olyan mintákat fedeztek fel a fényrezgésekben, amelyeket két különböző, egymásnak ütköző csillaghalmaz hagyott hátra, ami azt jelzi, hogy a szupersűrű objektumtól a végtelen sötétség gödörébe vezető útjuk szünetel.

Ez a szünet – 10 és 300 milliszekundum között – technikailag két újonnan képződött, mega méretű neutroncsillagnak felel meg, amelyek a kutatók gyanúja szerint elég gyorsan forogtak ahhoz, hogy fekete lyukként várják elkerülhetetlen sorsukat.

“Tudjuk, hogy rövid GRB-k keletkeznek, amikor a pályán keringő neutroncsillagok összeütköznek, és tudjuk, hogy végül fekete lyukká omlanak össze, de az események pontos sorrendjét nem ismerjük jól” – mondta Cole Miller, a Marylandi Egyetem csillagásza. College Park (UMCP) az Egyesült Államokban

“Ezeket a gamma-sugárzási mintákat a Compton által az 1990-es évek elején megfigyelt két kitörésben találtuk meg.”

A Compton Gamma Ray Obszervatórium közel 30 éven át keringett a Föld körül, és összegyűjtötte a távoli kataklizmikus eseményekből származó röntgen- és gamma-sugarakat. A nagy energiájú fotonokat tartalmazó archívum rengeteg adatot tartalmaz olyan dolgokról, mint az ütköző neutroncsillagok, amelyek erőteljes sugárzási impulzusokat bocsátanak ki, amelyeket gamma-kitörésként ismerünk.

A neutroncsillagok a kozmosz igazi vadállatai. Napunk kétszeres tömegét pakolják egy kis város méretű térbe. Ez nemcsak furcsa dolgokat okoz, mert az elektronokat protonokká kényszeríti, hogy neutronporrá változzon, hanem olyan mágneses mezőket is generálhat, mint semmi más az univerzumban.

Ezek a mezők nagy fordulatszámra pörgetve nevetségesen nagy sebességre képesek felgyorsítani a részecskéket, poláris sugarakat képezve, amelyek úgy tűnik, hogy kompresszoros világítótornyokhoz hasonlóan “pulzálnak”.

A neutroncsillagok akkor jönnek létre, amikor a közönséges csillagok (a Nap tömegénél körülbelül 8-30-szor nagyobb tömegűek) elégetik utolsó tüzelőanyagukat, így körülbelül 1,1-2,3 naptömegű magot hagynak hátra, amely túl hideg ahhoz, hogy ellenálljon saját gravitációjának nyomásának.

Adjunk hozzá egy kis tömeget – mondjuk két neutroncsillag összezsúfolásával –, és még a saját kvantumtereinek halk rázkódása sem tud ellenállni a gravitáció késztetésének, hogy kizúzza az élő fizikát a halott csillagból. Egy sűrű részecskefoltból megkapjuk azt a kimondhatatlan szörnyűséget, ami történetesen egy fekete lyuk szíve.

A folyamat alapvető elmélete meglehetősen világos, és általános korlátokat szab arra vonatkozóan, hogy milyen tömegű lehet egy neutroncsillag, mielőtt összeomolna. Hideg, nem forgó anyaggömbök esetében ez a felső határ alig három naptömeg alatt van, de ez is olyan bonyodalmakkal jár, amelyek miatt a neutroncsillagtól a fekete lyukig nem olyan egyszerű az út.

Például a múlt év elején a fizikusok bejelentették a 2018-ban észlelt GRB 180618A gamma-kitörést. A kitörés utófényében felfedezték egy mágneses töltésű neutroncsillag, a magnetár jelét, amelynek tömege közel van. hogy a két egymásnak ütköző csillagé.

Alig egy nappal később ez a hatalmas neutroncsillag eltűnt, kétségtelenül megadta magát rendkívüli tömegének, és olyanná alakult át, amiből még a fény sem tud elmenekülni.

Hogy hogyan tudott ilyen sokáig ellenállni a gravitációnak, az rejtély, bár mágneses mezői szerepet játszhattak.

Ez a két új felfedezés is adhat némi támpontot.

A Compton által az 1990-es évek elején rögzített gamma-kitörésekben megfigyelt mintázat pontosabb kifejezése egy kváziperiodikus oszcilláció. A jelben növekvő és csökkenő frekvenciák keveréke megfejthető, hogy leírhassa a hatalmas objektumok végső pillanatait, amikor egymás körül keringenek, majd ütköznek.

A kutatók által látottak szerint az ütközések mindegyike körülbelül 20 százalékkal nagyobb objektumot eredményezett, mint a jelenlegi rekordot jelentő nehézsúlyú neutroncsillag – egy pulzár a számítások szerint a napunk tömegének 2,14-szerese. Átmérőjük kétszer akkora volt, mint egy tipikus neutroncsillag.

Érdekes módon az objektumok rendkívüli sebességgel, közel 78 000-szer forogtak percenként, sokkal gyorsabban, mint a rekordot döntő J1748-2446ad pulzár, amely mindössze 707 fordulatot ér el másodpercenként.

Annak a néhány forgásnak, amelyet minden neutroncsillagnak sikerült végrehajtania rövid, a másodperc törtrésze alatti élettartama alatt, éppen elég szögimpulzus lehetett volna ahhoz, hogy ellensúlyozza a gravitációs összeomlásukat.

A jövőbeli kutatás kérdése, hogy ez hogyan vonatkozhatna más neutroncsillag-összeolvadásokra, tovább elmosva a csillagok összeomlásának és a fekete lyukak kialakulásának határait.

Ez a kutatás ben jelent meg Természet.

Leave a Comment

%d bloggers like this: