A csillagászok régóta úgy vélik, hogy a Tejútrendszer hemzseg a neutroncsillagoktól, amelyek hatalmas csillagok robbanása után visszamaradó, rendkívül sűrű objektumok, ugyanakkor ezek túlnyomó többsége gyakorlatilag láthatatlan marad a jelenlegi műszerek számára.

Egy friss, az Astronomy and Astrophysics folyóiratban megjelent tanulmány szerint a NASA készülő Nancy Grace Roman űrtávcsöve áttörést hozhat, mivel képes lehet kimutatni és vizsgálni elszigetelt neutroncsillagokat a gravitációs mikrolencsézés jelenségének segítségével.

Több tucat magányos neutroncsillagot azonosíthatnak

A kutatócsoport a Tejútrendszerről készített részletes szimulációkat és a Roman jövőbeli megfigyeléseire vonatkozó előrejelzéseket kombinálva arra jutott, hogy a távcső akár több tucat magányos neutroncsillagot is azonosíthat, amelyek jelenleg minden közvetlen észlelési módszer elől rejtve maradnak.

Zofia Kaczmarek, a Heidelbergi Egyetem kutatója és a tanulmány vezető szerzője hangsúlyozta, hogy „a legtöbb neutroncsillag viszonylag halvány és magányos”, ezért rendkívül nehéz őket észlelni bármiféle külső segítség nélkül.

G

Kövess minket a Google-ben

Legyen a Liner a követett forrásod

Jelöld be a Linert követett forrásként a Google-ben.

Beállítom

Hatalmas tömeggel rendelkeznek

A neutroncsillagok a Napnál is nagyobb tömeget sűrítenek egy város méretű objektumba, így kivételes lehetőséget kínálnak a csillagfejlődés, a szupernóva-robbanások és a nehéz elemek kozmikus eloszlásának tanulmányozására, emellett az anyag extrém nyomás és sűrűség melletti viselkedéséről is értékes információkat szolgáltatnak.

A legtöbb ilyen objektum csak akkor válik láthatóvá, ha pulzárként rádiójeleket bocsát ki, vagy erős röntgensugárzást produkál, az elszigetelt, alig sugárzó neutroncsillagokat még a legerősebb távcsövek is könnyedén elvétik.

Egyre érdekesebb részletek derülnek ki

A Roman űrtávcső közvetett módszerrel közelíti meg a problémát, mivel amikor egy nagy tömegű objektum, például egy neutroncsillag elhalad egy távolabbi csillag előtt, gravitációja meghajlítja és felerősíti a háttércsillag fényét, ami ideiglenes fényességnövekedést és apró égi elmozdulást okoz. Ezt a jelenséget mikrolencsézésnek nevezik, és bár több földi és űrtávcső képes érzékelni a fényerő rövid idejű változását, a Roman ennél jóval pontosabb méréseket végez majd.

Az obszervatórium nemcsak a fényesség növekedését méri nagy pontossággal, hanem a háttércsillag pozíciójának rendkívül kismértékű eltolódását is, ami kulcsfontosságú a lencseként működő objektum tömegének meghatározásához.

Peter McGill, a Lawrence Livermore Nemzeti Laboratórium kutatója és a tanulmány társszerzője szerint „ami igazán izgalmas a mikrolencsézés alkalmazásában, hogy közvetlen tömegmérést tesz lehetővé”, majd hozzátette, hogy „a fotometria megmutatja, hogy valami elhaladt a csillag előtt, de a csillag pozíciójának elmozdulása árulja el, milyen tömegű volt az objektum, így az égbolton mért parányi eltérésből közvetlenül megmérhetünk egy egyébként láthatatlan égitestet”.

A neutroncsillagok tömege

Mivel a neutroncsillagok tömege viszonylag nagy, erősebb asztrometriai jelet hoznak létre, mint a kisebb objektumok, ezért a Roman nemcsak felfedezheti ezeket a rejtett maradványokat, hanem pontos tömegadatokat is szolgáltathat róluk, ami jelenleg szinte lehetetlen kizárólag fényességméréssel.

A kutatók abban bíznak, hogy az eredmények segítenek tisztázni, létezik-e valódi tömegbeli szakadék a neutroncsillagok és a fekete lyukak között, valamint pontosabb képet adhatnak arról is, milyen sebességgel száguldanak ezek az objektumok a galaxisban.

Az erőteljes lökések

Különösen nagy érdeklődés övezi azokat az erőteljes lökéseket, amelyeket a neutroncsillagok a szupernóva-robbanások során kapnak, mivel ezek az események akár másodpercenként több száz kilométeres sebességgel is kilökhetik őket az űrbe.

A Roman tervezett Galactic Bulge Time Domain Survey programja hatalmas égterületeken csillagok millióit figyeli majd ismételten, ami ideális környezetet teremt a mikrolencse-események azonosításához. McGill szerint „amint megérkeznek az első adatok, azonnal munkához látunk”, és már a küldetés kezdeti hónapjaiban ígéretes jelöltek felbukkanására számítanak.

Jelenleg mindössze néhány ezer neutroncsillagot ismerünk, többségüket pulzárként azonosították, miközben a becslések szerint a Tejútrendszerben tízmilliótól akár több százmillióig terjedhet a számuk, ami jól mutatja, mennyire hiányos a jelenlegi mintánk. Kaczmarek rámutatott, hogy „egy kis mintát látunk, amely nem tükrözi a teljes képet”, és hangsúlyozta, hogy akár egyetlen elszigetelt neutroncsillag tömegének pontos meghatározása is rendkívül ösztönző hatású lenne a kutatás számára.

Folytatódnak a kutatások

A szakemberek szerint a Roman küldetése eredetileg főként exobolygók felfedezésére irányult fotometriai mikrolencsézéssel, ugyanakkor a távcső kiemelkedő asztrometriai pontossága váratlanul új tudományos lehetőségeket nyitott meg. McGill úgy fogalmazott, „ez nem szerepelt az eredeti tervek között”, ugyanakkor kiderült, hogy a Roman képességei kifejezetten alkalmassá teszik neutroncsillagok és fekete lyukak kimutatására, így a program teljesen új kutatási iránnyal bővülhet.

Amennyiben az előrejelzések beigazolódnak, a Roman űrtávcső lehet az első, amely nagyszámú, kizárólag gravitációs hatásuk alapján azonosított elszigetelt neutroncsillagot tár fel, ezzel jelentősen bővítve ismereteinket a Tejútrendszer rejtett objektumpopulációiról és az extrém fizikai körülmények között működő kozmikus maradványokról.