Új kozmikus "méterrúd"<br/>

A röntgensugaraknak a csillagközi porszemcsékről való szóródásán alapuló új, az eddigitől független módszert dolgoztak ki amerikai és német kutatók a kozmikus távolságok meghatározására.

Ez azon alapul, hogy a röntgenforrások sugárzása a közbeeső csillagközi por- és gázfelhők szemcséin való szóródás következtében a zavartalanul terjedő hullámokhoz képest némi késedelemmel, és "elkenten" érkezik hozzánk. Ezek a parányi különbségek most már a Chandra röntgenműhold páratlanul pontos adatainak köszönhetően kimutathatók, s belőlük meghatározható a röntgenforrás távolsága.

A Cygnus X-3 röntgenforrás "röntgenudvarát" vagy halóját (a középen látható sárga gyűrűn kívül) a röntgensugaraknak a látóvonalba eső csillagközi porszemcséken való szóródása hozza létre. (Az éles, vízszintes vonal a mérőeszköztől származik.) A halóból érkező röntgensugarak tulajdonságainak összehasonlításából meghatározható a forrás távolsága

"A csillagászatban alapvetően fontos, hogy pontosan ismerjük a csillagok és a galaxisok távolságát, és ez az új módszer kiválóan működik a távoli röntgenforrások esetében - mondta Peter Predehl, a garchingi Max-Planck Asztrofizikai Intézet kutatója. A csillagászati objektumok távolságának a meghatározása azonban - ritka kivételektől eltekintve - közvetlenül általában nem lehetséges, a közvetett eljárások viszont mindig valamilyen elméleti modellen alapulnak, ami az eredményt többé-kevésbé bizonytalanná teszi. Ezért fontos minden újabb módszer, amellyel a már régebben meghatározott adatok is ellenőrizhetők.

A röntgenhullámok szóródása a közénk és a kozmikus röntgenforrás közé eső csillagközi por- és gázfelhők parányi szemcséin az objektum körül egy "holdudvart" (halót) hoznak létre, amely ahhoz a fényudvarhoz hasonlítható, amely például ködös éjszakán egy közlekedési lámpa körül látható. "Amikor a lámpa pirosról zöldre vált (vagy fordítva), a fényforrás körüli haló színváltozása ezt némi késéssel követi - magyarázta Predehl. - Persze, ebből a piciny, alig milliárdod másodpercnyi késedelemből senki sem tudná meghatározni a közlekedési lámpa távolságát. Ha viszont egy "égi közlekedési lámpa" mondjuk 30 ezer fényévnyire van, akkor ez a késés már 15 perc nagyságrendű. Hála a Chandra páratlan felbontóképességének, ekkora különbséget már ki tudunk mutatni."

Magát az eljárást egyébként elméletileg már 27 éve kidolgozta F. Trumper a new yorki Columbia Egyetemről, aki szintén tagja a mostani kutatócsoportnak. Tényleges kipróbálására azonban mindaddig nem volt lehetőség, amíg a mérések pontossága egy bizonyos határt el nem ért.

A Hattyú (Cygnus) csillagképben látható Cygnus X-3 röntgenforrás kozmikus közlekedési lámpához, vagy még inkább világítótoronyhoz hasonlítható, amelynek röntgensugárcsóvája 4,8 órás periódussal fordul körbe. Ez megegyezik azzal a keringési periódussal, amellyel egy neutroncsillag vagy fekete lyuk közeli társcsillagát körbejárja.

A Cygnus X-3 kettős rendszerének fantáziaképe. A nagy tömegű társa körül keringő neutroncsillag vagy fekete lyuk a párjától gáztömegeket szív el, amelyek az akkréciós korongban felhevülve röntgensugárzást bocsátanak ki

Predehl és munkatársai a Chandra röntgenműholdon üzemelő ACIS CCD-spektrométerrel 3,5 órán keresztül folyamatos megfigyelés alatt tartották a Cygnus X-3-at, és az eredmények elemzésével megállapították, hogy az objektum tőlünk mintegy 30 ezer fényévnyire fekszik. Igaz, a mérés bizonytalansága mintegy 20 százalékos, ez azonban főként a megfigyelési idő rövidségének tulajdonítható, amely még az egy teljes periódust, azaz a 4,8 órát sem érte el. A kutatók remélik, hogy hamarosan módjuk lesz egy hosszabb méréssorozatot is végezni, amely nagymértékben javíthatja majd a távolság-meghatározás pontosságát.

A röntgensugarak szóródásán alapuló távolság-meghatározás arra épül, hogy a nagy energiájú röntgensugarak a porszemcsékről kis szögben szóródnak. A látható fény tartományában működő optikai távcsövek esetében a módszer nem működik, mivel a látható fény fotonjai sokkal nagyobb szögben szóródnak a porszemcséken, s ezért az adatok közti különbségek teljesen elmosódnak.

Egy csillagközi porszemcse vagy kulprit modellje. A molekulák fő összetevői szén, hidrogén, nitrogén és/vagy oxigén, átmérőjük többnyire ezredmilliméternél is kisebb

(Élet és Tudomány)

Ajánló:

Angol nyelvű sajtóanyag a NASA honlapján. Mit kell tudni a röntgensugárzásról? Kitűnő magyar nyelvű anyag pulzárokról, szupernóvákról, magnetárokról, gamma- és röntgencsillagászatról.

Korábban:

A Chandra egyik legjelentősebb eredménye - linkek a további Chandra anyagokhoz.