Hatalmas robbanás várható a galaxisunkban, eltalálhatja a Földet

2018.11.20. 05:57

Tudósok nemzetközi csoportja egy tőlünk alig 8000 fényévre található, nagytömegű, szélkerék formájú csillagrendszert fedezett fel a Tejútrendszeren belül. Az új eredmény megkérdőjelezi a nagyobb csillagok pusztulását leíró jelenlegi elméleteket, továbbá az sem elképzelhetetlen, hogy első ízben fog lejátszódni gammakitörés a Tejúton belül.

Hasonló rendszert még nem találtunk a galaxisunkban – nyilatkozta az Origónak a vadonatúj tanulmány egyik szerzője, Benjamin Pope, aki a New York Egyetem Kozmológiai és Részecskefizikai Központjának munkatársa.

Pope szerint a rendszer megtalálását egy másik kutatómunka előzte meg, melyben különböző teleszkópok adatait fésülték át és vetették össze. A cél az volt, hogy olyan forrásokat találjanak, amelyek mind röntgen-, mind rádiótartományban egyaránt erős jeleket bocsátanak ki. Amikor a Joe Callingham vezette csillagászcsoport rábukkant az erősen fénylő, korábban nem tanulmányozott objektumra, további kutatóműszereket állítottak rá. Az Európai Déli Obszervatórium chilei Nagyon Nagy Távcsöve (VLT) infravörösben, az Ausztrál Csillagászati Obszervatórium (AAO), valamint az Angol-Ausztrál Teleszkóp (AAT) a látható fény spektrumában kezdte figyelni a kozmikus képződményt.

Mint a kerti locsoló

„A VLT képein tisztán kivehető volt a szélkerékre hasonlító spirálforma. Emlékszem, egy nappal az oxfordi PhD-védésem előtt Joe odajött hozzám, és azt mondta, »nem fogod elhinni, miként néz ki a REX-1 (a csillagrendszer eredeti katalógusjele, az Apep elnevezést a sárkány alakban ténykedő egyiptomi káoszisten ihlette) 10 mikronos nagyításban«. Elővette a laptopját, és amikor rápillantottam a képernyőre, szó szerint elállt a lélegzetem. Mi csillagászok számos spirált láttunk már, de ennyire összetettet még nem – mondta Pope.

Az Apep infravörös felvételeForrás: UNIVERSITY OF SYDNEY/EUROPEAN SOUTHERN OBSERVATORY

A kutató szerint a színkép alapján a rendszer egy vagy több sebesen pörgő, úgynevezett „Wolf-Rayet típusú csillagot” tartalmaz. Ez egy erős anyagkibocsátást mutató forró, 30-50 ezer Kelvin felszíni hőmérsékletű, nagytömegű csillag, amely hidrogénben gazdag külső rétegét elvesztette.

A Wolf-Rayet-csillag rendkívül erős szele ütközik egy másik nagytömegű csillag szelével, a „karambol” röntgenfényt és rádióhullámokat produkál, továbbá por is keletkezik, ami infravörös tartományban mutatható ki. A kettős csillag forgása során az anyag arkhimédészi spirálba kerül, vagyis úgy vetődik ki, mint a víz a kerti locsolóból.

Az Apep csillagrendszer mozgásának animációjaForrás: Peter Tuthill/University of Sydney/ESO

A hidegháború műholdjainak döbbenetes felfedezése

A szakértők azt is kiderítették, hogy a csillag gyors forgása miatt a szélkerék csillagrendszerből hamarosan egy gammakitörés indulhat ki.

A gammakitörések (röviden GRB-k) a szupernóva-robbanások közé tartoznak, létezésükről a véletlennek köszönhetően értesültek a csillagászok. A hidegháború idején az Egyesült Államok és a Szovjetunió műholdakkal figyeltette egymást, hogy idejében tudomást szerezzenek egy-egy nukleáris kísérletről. Ehhez olyanfajta szatellitekre volt szükség, amik gammasugarakat detektálnak. Csakhamar jöttek is az eredmények, ám a várakozásokkal ellentétben nem földi atomrobbantásokat, hanem az ég különböző pontjain megjelenő, távoli galaxisokból származó, gigászi energiakibocsátással járó, rövid ideig tartó gammafelvillanásokat észleltek.

Hosszú évekig tartó kutatómunkának köszönhető, hogy sikerült néhány fontos információt megtudni e nagy erejű csillagászati folyamatokról. Eszerint a gammakitöréseknek két fajtáját különböztetjük meg: a rövid gammakitörések a másodperc törtrésze alatt lejátszódnak, és a jelenlegi teóriák szerint neutroncsillagok ütközései keltik őket (ahogy ezt a közelmúltban a gravitációs-hullámok érzékelésével foglalkozó LIGO is megerősítette). A hosszú gammakitörések is csak a nevükben tűnnek „hosszúnak", pár másodpercig tartanak mindössze és masszív csillagok összeomlásai idézik elő az elképesztő detonációkat.

Egy gammakitörés illusztrációjaForrás: AFP/Eso

„Évtizedekig tartó részletes megfigyeléseknek hála, már sejtjük, hogy a gammakitörések nem átlagos szupernóva-robbanások, hanem keskeny nyalábok formájában sugárzódnak ki a megsemmisülő csillagok pólusaitól” – magyarázta Pope.Ez csak úgy lehetséges, ha az adott csillag nagyon gyorsan forog. Azt is tudjuk, hogy e szupernóva-fajta színképe rendszerint nem mutatja hidrogén jelenlétét, és mivel a Wolf-Rayet-csillag is elveszti hidrogénburkát, erős a gyanúnk, hogy egy ilyenfajta csillag leheli ki lelkét gammakitörés formájában.

Miért nem láttunk még ehhez hasonlót a saját galaxisunkban?

A kutatók nem számítottak arra, hogy efféle csillagrendszer jelen lehet a Tejútrendszerben, ezek ugyanis tipikusan távolabbi, fiatalabb galaxisokban fordulnak elő.

Nem figyeltünk még meg hosszú gammakitörést vagy erre emlékeztető szupernóvát a Tejútrendszerben illetve a galaxisunkra hajazó csillagvárosokban. Ennek okai egyelőre tisztázatlanok, de arra gyanakszunk, az észlelés hiányának hátterében a metallicitás – vagyis a hidrogénnél és a héliumnál nehezebb elemek aránya - állhat – mondta Pope.

Egy galaxis az öregedése során számos különböző, haldokló csillagokból származó elemmel szennyeződik, amikor pedig a fémekben gazdag gázból (a csillagászatban fémek alatt a hidrogénnél és héliumnál nehezebb elemeket értik a kutatók) új csillagok születnek, fémekben szegény társaiktól markánsan eltérő struktúrájú égitestek jöhetnek létre.

Úgy hisszük, a fémekben gazdag Wolf-Rayet-csillagoknak – függetlenül attól, kezdetben milyen gyorsan pörögnek – idővel veszíteniük kell forgási sebességükből" – magyarázta Pope.

Forrás: AFP

Kétféle csillagszél tombol az Apep belsejében?

A felfedezés egyik legmeglepőbb megállapítása, hogy míg a csillagszélben utazó gáz sebessége iszonyatosan gyors, addig a csillagszelek ütközésével formálódó poranyag áramlása ennél ötször-tízszer lassabb. Mi lehet a jelentős eltérés magyarázata?

A sebességkülönbség arra enged következtetni, hogy valójában kétféle szelet látunk – egy pólusok felől érkező gyorsat és egy egyenlítői lassút. – mondta Pope. „Maga a por a lassabb csillagszélben alakul ki, de a spektroszkópia nekünk a gyorsat mutatja. A pólusoknál sebesebb, egyenlítőnél lomhább csillagszelek mintázata más rendszerek esetében gyorsan forgó csillagok jelenlétére utal."

Pope természetesen hozzátette, hogy akár tévedhetnek is, de a rendszer viselkedése egészen biztosan szokatlannak számít, az eltérő gyorsaságú csillagszeleken kívül pedig jelen pillanatban nincs más kielégítő magyarázat.

A szélsebességgel kapcsolatos problémák egy csapásra eltűnnének, ha kiderülne, hogy a távolságot eltévesztették a szakemberek, és a rendszer valójában sokkal messzebb van tőlünk, mint ahogyan azt az eredeti számítások leírják. Ebben az esetben azonban a csillagpáros fényességével kapcsolatban merülnek fel gondok, a Tejút legfényesebb égitesteinek kellene lenniük, ami Pope szerint majdnem lehetetlen. A válaszok megtalálásához további kutatásokra van szükség.

Ahogyan azt korábban említettük, ha a fürgén pörgő objektum létezik, nem zárható ki, hogy a rendszerből hosszú gammakitörés fog kiindulni. Momentán nem tudjuk, mi okozza ezt a gyors forgást, így azt sem, hogy idővel a folyamat lassulhat-e” – mondta Pope.

Forrás: University of Sydney/European Southern Observatory

Mik a következő lépések?

„A legfontosabb, hogy pontosan megállapítsuk az Apep távolságát, ennek ismeretében már precízen meg tudnánk határozni a por sebességét és a fényességet. Már most is viszonylag jónak mondható becslésekkel rendelkezünk, de sajnálatos módon a megfigyelést az Európai Űrügynökség Gaia űrteleszkópjával nehezen lehet kivitelezni, így onnan nem kaptunk igazán megbízható adatokat. Mindemellett a rendszer obszervációját folytatni kell rádió- és röntgentartományban, hogy a csillagok pályájában bekövetkező esetleges változásokról is értesüljünk. Persze infravörös hullámhosszon készült felvételekre is szükségünk lesz, ha a spirál kiterjedésének időbeli alakulásáról képet akarunk kapni” – vázolta a további terveket Pope.

A prioritást az ALMA (Atacamai Nagyméretű Milliméteres/Szubmilliméteres Hálózat) rádiótávcső-rendszer munkába állítása jelenti. Amennyiben a spirál keletkezése már nagyon hosszú ideje tart, egy óriási hideg porfelhőnek kellett létrejönnie az infravörös tartományban sugárzó poranyag körül. Ha ezt sikerrel feltérképezik, megismerhető lesz a rendszer története. A poranyag mozgásait szintén pontosan meghatározhatják, ha a felhő valamely spektrális vonalát – például szén-monoxidét – kiemelik és megmérik a Doppler-eltolódásait.

Az Apepet egyedül milliméteres hullámhosszon nem vizsgáltuk még meg, így most ennek kivitelezése a legfontosabb feladat” – mondta Pope.

Mi történik a Földdel, ha a rendszerben gammakitörés következik be?

Ha az Apepet szupernóva-robbanás formájában éri a vég, az a Földről egészen biztosan érzékelhető lesz. Hogy a jelenlegi adatok alapján ez mikor következik be, nem deríthető ki, de valószínűleg több ezer évig még nem kell aggódnunk miatta. Egy ilyen közeli szupernóva viszont már szabad szemmel is látható lenne.

Hogy a robbanás gammakitörés formájában éri-e el a bolygónkat, az elsősorban attól függ, milyen irányba lövellnek ki a sugárnyalábok.

Tegyük fel, hogy pechesek vagyunk, és pont a kitörés útjába esünk. Pope szerint ebben az esetben sem feltétlenül kell komoly katasztrófával számolni, az azonban elképzelhető, hogy a Föld atmoszférájában jól kimutatható változások következnek be. Erre kiváló példa az ordovícium–szilur kihalási esemény, amikor a feltételezések alapján a távoli múltban egy, a Földhöz közeli gammakitörés drámai klímaváltozást indíthatott el.

Forrás: MGA / Science Photo Library

Szeretném hangsúlyozni, hogy ez még egy folyamatban lévő vizsgálat tárgya, és elég kicsi a valószínűsége, hogy az Apep ilyen méretű kihalási hullámot idézne elő" – emelte ki Pope.

Az eredményeket a kutatók a Nature Astronomy című rangos csillagászati szakfolyóiratban ismertették.