Rekorder gamma-kettős
(Rovat: Távoli világok kutatói, Amerika és az űrcsillagászat - 2016.11.11 07:15.)

A Fermi-űrtávcsővel sikerült felfedezni az első extragalaktikus gamma-kettőst a Nagy Magellán-felhőben. A Tejútrendszerben csak hat hasonló objektumot ismerünk.

A NASA Fermiről elnevezett gamma-távcsöve és más űreszközök mérési adatait felhasználva amerikai csillagászok felfedezték az első, Tejútrendszeren kívüli gamma-sugárzó kettőst. A rendszer a Nagy Magellán-felhőben található, és luminozitása meghaladja a Tejútrendszerben eddig ismert hasonló objektumok mindegyikéét. Az LMC P3 jelű rendszer egy nagy tömegű csillagból és a körülötte kering kompakt csillagroncsból (neutroncsillagból vagy fekete lyukból) áll, a két égitest kölcsönhatása produkálja az erős gamma-sugárzást. Az ilyen rendszerek gamma-sugárzása jelentős ingadozásokat mutat, néhányé hosszú távon is. A változás részletes vizsgálata alapján a kutatók következtetni tudnak az emissziós folyamat részleteire.

A Fermi mérései szerint a Nagy Magellán-felhőben lévő LMC P3 gamma-kettős sugárzása 10,3 napos periódussal ingadozik – ez a nagy tömegű, fiatal csillag (kék) és a kompakt objektum (lila) egymás körüli keringési periódusa. (Kép: NASA Goddard Space Flight Center)

Az LMC P3 a 163 000 fényév távolságban lévő Nagy Magellán-felhő (LMC), a Tejútrendszer egyik kísérőgalaxisa egyik szupernóva-maradványában fekszik. A maradványt 2012-ben a Chandra-röntgenobszervatóriummal erős röntgenforrásként azonosították. Már akkor megállapították, hogy a rendszer fiatal csillagának tömege sokszorosa a Napénak. Már akkor arra gondoltak, hogy a kompakt objektum neutroncsillag vagy fekete lyuk lehet, ezért a rendszert nagy tömegű röntgenkettősként (HMXB, high-mass X-ray binary) osztályozták.

Az LMC P3 gamma-kettős a 163 000 fényév távolságban lévő Nagy Magellán-felhőben található DEM L241 szupernóvamaradványban helyezkedik el (sárga kör). (Kép: NOAO / CTIO / MCELS, DSS)

2015-ben a NASA Goddard Űrközpont kutatói kezdtek új gamma-kettősöket keresni a Fermi-távcső adatbázisában. A korábban az LMC-ben azonosított számos, más hullámhosszon megfigyelt forrás egyike, a P3 közelében 10,3 nap periódusú változást figyeltek meg a fenti HMXB közelében. Később a NASA Swift műholdjával is kimutatták a 10,3 napos periódusú változást. Ekkor azt is kimutatták, hogy a röntgen- és a gamma-tartományban éppen ellentétes fázisú a sugárzás változása: amikor az egyiknek maximuma van, akkor a másiknak minimuma, és viszont. Később a változást a rádiótartományban is kimutatták. A legújabb mérések szerint a fiatal csillag tömege 25 és 40 naptömeg közé esik.

Az első extragalaktikus gamma-kettős helyét és mozgását mutató animáció (Forrás: NASA Goddard)

A Fermi pályára állítása előtt a csillagászok sokkal gyakoribbnak gondolták a gamma-kettősöket, ahhoz képest, amilyen ritkának végül bizonyultak. Ritkaságuk azért különös, mert a HMXB objektumokból már több százat katalogizáltak, és úgy gondolták, hogy a kompakt objektumot létrehozó szupernóva-robbanás nyomán ezek mindegyike gamma-kettőssé vált. Lehetséges azonban, hogy a gamma-kettősök csak a nagyon gyorsan forgó neutroncsillagokból jönnek létre, mert ezek alkalmasabbak gamma-sugárzás kibocsátására.

A Fermi hét év alatt végzett mérései alapján készített, a teljes égboltot mutató térkép, rajta az eddig ismert gamma-kettősökkel. A kép közepén húzódó világos sáv a Tejútrendszer fősíkja. A térkép az 1 gigaelektronvoltnál nagyobb energiájú forrásokat mutatja. (Kép: NASA / DOE / Fermi LAT Collaboration)