Neutroncsillag zuhant egy fekete lyukba

Első alkalommal sikerült részletesen megfigyelni, miként szakít darabokra és kebelez be egy fekete lyuk egy körülötte keringő, és hozzá túl közel merészkedő neutroncsillagot.

A neutroncsillagok néhány naptömegű, atommag sűrűségű objektumok, amelyek a legnagyobb csillagok élete végén születnek. Amikor az ilyen csillagok nukleáris üzemanyaga kifogy, centrumuk összeroskad. Ha ekkor az itt keletkező mag nem nehezebb 3-4 naptömegnél, akkor neutroncsillag születik belőle. Amennyiben meghaladja ezt a kritikus határt, már fekete lyuk marad vissza utána. (A galaxisok centrumában lévő, sokmillió naptömegű fekete lyukak nem tartoznak ebbe a csoportba, azok a fentiektől eltérő, egyelőre ismeretlen folyamat révén keletkeztek.)

A szakemberek már jó ideje sejtik, hogy a gammakitörések (gammavillanások) hosszabb lefutású képviselői extrém nagytömegű csillagok élete végén bekövetkező hipernóva-robbanások alkalmával keletkeznek -, amelyet követve a mag fekete lyuk formájában marad vissza. A rövidebb gammavillanások pedig két neutroncsillag, illetve egy neutroncsillag és egy fekete lyuk találkozásakor jöhetnek létre. Ezúttal az utóbbira sikerült egy példát részletesen is megfigyelni.

A NASA Swift műholdja 2005. július 24-én egy 40 milliomod másodpercig tartó gammavillanást rögzített, amely a GRB 050724 jelzést kapta. Ez a fent említett rövid villanások közé tartozott, egy halvány utófénylést mégis sikerült megfigyelni, méghozzá az elektromágneses színkép több tartományában. A robbanást követően a röntgen-, az optikai-, az infravörös- és a rádió hullámhosszakon egyaránt jelentkezett sugárzás, ami az események viszonylag pontos rekonstrukcióját tette lehetővé.

A részletes vizsgálat arra utal, hogy a kibocsátott sugárzás jelentős része keskeny nyalábban távozott, a hosszú gammavillanásoknál megfigyeltekhez hasonlóan. Itt azonban nem történt hipernóva-robbanás, sokkal kisebb energiák működtek közre. Edo Berger (Carnegie Observatories) és kollégái a chilei Las Campanas Obszervatórium és a VLA rádióteleszkóp-rendszer segítségével tanulmányozták az utófénylést. Sikerült megállapítaniuk, hogy a jelenség egy 3,5 milliárd fényévre lévő elliptikus galaxis idős peremvidékén történt, ahol elméletileg sok fekete lyuk és neutroncsillag fordulhat elő.

A kataklizma forgatókönyve

Scott Barthelmy (NASA Goddard Space Flight Center) és kollégái vizsgálata alapján az alábbi forgatókönyv szerint zajlottak az események. A kataklizma előtt egy fekete lyuk és egy neutroncsillag egymás körül keringve alkotott kettős rendszert. A páros az általános relativitáselmélet értelmében gravitációs hullámok kibocsátásával fokozatosan mozgási energiát veszített, és a tagok egymástól mért távolsága fokozatosan csökkent. A neutroncsillag idén, júniusban annyira közel jutott a fekete lyukhoz, hogy annak árapály-erejétől szétdarabolódott és egy elnyúlt, rendkívül gyorsan keringő törmelékívet alkotott. Anyagának nagyobb része gyorsan belezuhant a fekete lyukba, ekkor következett be a robbanás. Néhány kisebb darab, csak a következő tizedmásodpercekben jutott hasonló sorsra, ezek hozták létre a röntgen- és optikai tartományban valamivel később tapasztalt felfényesedéseket. A későbbiekben még hosszú perceken, illetve órán át jelentkező sugárzás pedig a visszamaradt kevés ionizált gáztól származhatott.

A fenti magyarázatot alátámasztja, hogy ha két neutroncsillag ütközött volna, a jelenség ennyire nem húzódik el időben, és nincs ilyen erős utófénylés. Az sem ad kielégítő magyarázatot a tapasztaltakra, ha két fekete lyuk találkozott volna. Egy nagytömegű csillag élete végén feltételezett hipernóva-robbanás pedig hosszabb és több nagyságrenddel energikusabb jelenséget okozott volna. Jelenleg csak egyetlen objektum képes egy neutroncsillag szétszakítására, egy fekete lyuk - feltehetőleg egy ilyen egzotikus eseményt sikerült megörökíteni.