Ötlet a láthatatlan tömeg megfigyelésére

Új lehetőségként felmerült, hogy a pulzárok rádiójeleiben jelentkező eltolódások is utalhatnak a láthatatlan tömeg kisebb anyagcsomóinak térbeli jellemzőire.

Szimuláció a Tejútrendszer környékén lévő láthatatlan tömeg térbeli eloszlásáról. A képen sokkal több csomó mutatkozik, mint ahány törpegalaxist ma ismerünk ebben a térségben (J Diemand/M Kuhlen/P Madau/UCSC)

A galaxisok csillagainak mozgása, és egyéb megfigyelések alapján tudjuk, hogy a Világegyetemben lévő anyag nagyobbik hányada nem látható, és jelenléte csak gravitációs kölcsönhatása révén mutatható ki. Az eddigi vizsgálatok alapján azonban ezt is csak nagy méretskálán tudjuk érzékelni: a csillagvárosokon belüli eloszlásukat, illetve a galaxisok közötti térbeli előfordulásukat lehet felmérni.

Egyes elméleti modellek alapján az Ősrobbanás után kisebb csomók képződtek a láthatatlan tömegből, amelyek aztán egyre nagyobb szerkezetekbe álltak össze. Elképzelhető, hogy nem minden ilyen csomó épült be nagyobb társaiba, létrehozva végül a ma látható galaxisokat, hanem közülük sok ma is a galaxisok közötti térben, esetleg a nagyobb csillagvárosokban kóborol. Ethan Siegel (University of Wisconsin, Madison) és kollégáinak modelljei szerint sok ilyen láthatatlan anyagcsomó lehet, amlyek tömege a Föld tömegének húszszorosa és néhány ezerszerese között mozog. Ezek magányosan vándorolnak az űrben, és eloszlásuk megfigyelésére új ötlettel álltak elő a fenti kutatók.

Az észleléshez gyorsan pörgő neutroncsillagokat lehetne felhasználni, amelyek periódikus rádiójeleit vizsgálva a láthatatlan tömeg viszonyalóg kisebb csomóinak jelenlétére következtethetnénk. Ennek keretében, ha egy távoli pulzár és a megfigyelő között elhalad egy ilyen láthatalan anyagból álló csomó, az gravitációs tere révén kismértékben megváltoztatja a pulzárról hozzánk érkező sugárzás által befutott utat. Ezt pedig a periódikus rádiójelek érkezési idejében mutatkozó csekély, de jellegzetes eltolódásként lehetne kimutatni.

A legnagyobb kérdés persze az, hogy tulajdonképpen milyen egzotikus részecskék is alkotják a láthatatlan anyagot. Amennyiben térbeli eloszlását, például a fenti módszer segítségével az eddiginél jobb felbontással is meg tudnánk figyelni, elképzelhető, hogy mibenlétéhez is közelebb kerülnénk. Eltérő mértékben alakul egy ilyen felhőben az anyagsűrűség, a benne lévő részecskék viselkedésének megfelelően. Ez pedig azt befolyásolja, hogy a kvazár és közöttünk elhaladó felhő következtében, milyen ütemben, mennyire hirtelen avagy inkább fokozatosan változik a megfigyelt pulzusok periódusa. Elképzelhető, hogy sok ilyen láthatatlan felhővel kapcsolatos információ rejtőzhet észrevétlenül az eddig archivált adatok között a pulzárokkal kapcsolatban - felfedezésükhöz tehát nem biztos, hogy friss megfigyelések is kellenek.

Az eddig megfigyelt pulzárok közül egyébként a leggyorsabban pörgő objektum forgási periódusát nemrég határozták meg a korábbinál nagyobb pontossággal. A Terzan-5 gömbhalmazban, egy kettős rendszer egyik tagját alkotja a Ter5ad jelű periodikus rádiójeleket kibocsátó neutroncsillag. A pulzár 716 Hz-es periódussal forog. A korábbi rekorder a B1937+21 jelű, 1982-ben felfedezett pulzár volt, amelynél ugyanez az érték 642 Hz- körüli.

Egy kanadai és amerikai csillagászokat tömörítő csoport 30 ilyen gyorsan pörgő, ún. milliszekundumos pulzárt talált a Terzan-5 halmazban, a korábban ismert három objektum felett. Az égitesteket nehéz volt megtalálni, mivel nem csak gyenge rádióforrások, de ráadásul még az idő 40%-ában, a Földről nézve társuk mögött rejtőznek. A pörgési sebesség, az elméleti modellekkel együtt a pulzárok méretére is felső határt adott: a kb. 2 naptömegű égitest átmérője nem lehet nagyobb 16 km-nél. A megfigyelés arra utal, hogy az ilyen extrém gyorsan pörgő pulzárok nem annyira ritkák, mint eddig feltételeztük.

Kereszturi Ákos