Lézervillámokat szóró "halálcsillag"?

Mindössze három éve a Hubble-űrtávcső káprázatos felvételeket készített az Eta Carinae nevű csillag környezetéről, amely a Tejútrendszer egyik legérdekesebb és legzavarbaejtőbb objektuma. Az idén felbocsátott Chandra-röntgentávcső most megvizsgálta, mi folyik ott valójában, és meghökkentő részleteket tárt fel.

"Nem erre számítottunk - mondta Fred Seward, a Harvard-Smithsonian Asztrofizikai Központ kutatója. - Egy pontszerű forrást vártunk, körülötte kis, diffúz, sugárzó felhővel. Ehelyett éppen az ellenkezőjét láttuk: egy kiterjedt, ragyogó sugárzási felhőt, viszonylag sötét, gyengén sugárzó maggal."



Az Eta Carina a Hubble űrtávcső felvételén (elöl, kinagyítva), mögötte a háttérben a Chandra mostani, jóval nagyobb tartományt átfogó képe

A Chandra új röntgenképein három jól elkülöníthető szerkezet figyelhető meg: egy nagyjából 2 fényév átmérőjű külső, patkó alakú gyűrű, ezen belül egy 3 fényhónap kiterjedésű forró belső burok, legbelül pedig egy 1 fényhónapnál kisebb átmérőjű forró mag, amely valószínűleg azt a szupercsillagot rejtegeti, amely az egész égi látványosságot létrehozza. A külső gyűrű valószínűleg egy régebbi, mintegy 1000 éve bekövetkezett nagy robbanás maradványa, ahogy feltehetőleg hasonló robbanások hozták létre a két beljebb fekvő gyűrűt is. A bennük kavargó forró gáz hőmérséklete a középpontban 60 millió kelvin lehet, ami a szélek felé haladva 3 millió fokra csökken.



A Chandra felvételén három jól megkülönböztethető szerkezet figyelhető meg

Az Eta Carinae-t Edmund Halley fedezte fel 1667-ben, és változócsillagként azonosította. 1837 és 1856 között egy hatalmas kitörésben annyira kifényesedett, hogy fényét csupán a Szíriusz ragyogta túl. Úgy gondolták, ezzel a csillag sorsa végleg beteljesedett, s belőle csupán egy szép fényes felhő maradt, egy neutroncsillaggal vagy fekete lyukkal a szívében. A várakozásoknak megfelelően a ragyogó csillag jó ideig valóban halványult, már rég csak távcsövekkel volt megfigyelhető, amikor 1940-ben újra fényesedni kezdett, és szabad szemmel is újra láthatóvá vált.
A Földtől mintegy 8 ezer fényévre levő csillag tömege becslések szerint több mint százötvenszerese a Napénak, teljesítménye pedig ötmilliószor akkora. 1996-ban a Hubble közelebbről is megvizsgálta, és kiterjedt gázfelhőt figyelt meg, amely két, ellentétes irányokba kitüremlő léggömbhöz hasonlított. Ez a két tekintélyes, és a megfigyelések szerint nagy portartalmú plazmabuborék - mindkettő a Naprendszeréhez mérhető átmérővel - egy belső fényes magtól kiindulva ellentétes irányokba tágul, mintegy 600 ezer kilométeres óránkénti sebességgel. Fura alakját feltehetőleg a csillag erős mágneses tere alakította ki.

Ha az Eta Carinae belsejében rejtőzködő csillag nem közönséges szupernóva, akkor micsoda? Sveneric Johansson, a svédországi Lund egyetemének atomfizika professzora egy érdekes ötletet vetett fel: szerinte az Eta Carinae egy olyan nagytömegű csillag, amely természetes ultraibolya lézerként is működik. Az ötlet nem olyan erőltetett, mint első hallásra vélnénk. Igaz, itt a Földön elképzelhetetlen egy természetes lézer, éppen olyan valószínűtlen, mint az, hogy a ripityomra tört pohár szilánkjai összeálljanak az eredeti ép pohárrá. (A lézer működéséhez ugyanis a lézeranyag atomjait olyan természetellenes állapotba kell "felpumpálni", amelyben sokkal több magasabb energiájú, gerjesztett atom van, mint alapállapotú: ilyen állapot normális földi körülmények között magától sosem alakul ki. A lézer működése azon alapul, hogy az ilyen felpumpált rendszerben a gerjesztési energiával megegyező energiájú fotonok indukált emissziót váltanak ki: önmagukkal koherens és azonos frekvenciájú fotonok lavináját keltik.)



Fantáziakép az Eta Carina szívéből kitörő "lézervillámokról"

A csillagokban és környezetükben azonban előfordulhatnak olyan extrém körülmények, amelyek között létrejöhet ilyen "fejtetőre állított" állapot. Ezt mi sem bizonyítja jobban, minthogy természetes mézereket (azaz mikrohullámú koherens sugárforrásokat) már a hatvanas évek közepén felfedeztek a Világegyetemben. Ez év elején pedig egy forró, fiatal csillag, a Hattyú csillagképben levő MWC 349 körül észleltek infravörös lézersugárzást.
A Hubble-űrtávcső ultraibolya felvételeit tanulmányozva Johansson felfigyelt arra, hogy a vasionoktól származó sugárzás kiugróan erős. Az egyszeresen ionizált vasatomnak az ultraibolya tartományban csaknem ezer gerjesztett állapota ismeretes. A lézer úgy működhet, hogy a csillag erős sugárzása, akár több lépcsőben is rendszeresen "felpumpálja" a vasionokat valamelyik gerjesztett állapotba, ahonnan - ha megfelelő hullámhosszúságú ultraibolya sugárzás éri őket - indukált emisszióval, lavinaszerűen zuhannak vissza az alapállapotba, miközben ugyanilyen hullámhosszú ultraibolya lézerimpulzust bocsátanak ki.

(ÉT)

Ajánló:

A NASA egyik legfontosabb Chandra-oldala, a legújabb fejleményekkel. Kitűnő ismeretterjesztő oldal, hírekkel, cikkekkel, képekkel, videókkal. Nagyon gazdag honlap! Ezen belül található a fotóalbum, ahol időrendben és témák szerint csoportosítva folyamatosan közlik majd a Chandra képeit. Ugyanitt egy interaktív térképen böngészhetünk az égbolt röntgenforrásai között, valamint "nagy energiájú interaktív játékokat" játszhatunk.