Neutroncsillag párok születése

Egy új modell alapján, a gömbhalmazokban a csillagok egymáshoz közeli elhaladásai során, sok neutroncsillag-páros keletkezhet, amelyek később összeolvadásukkal gammavillanást produkálnak.

Az elmúlt évek kutatási eredményei alapján lassan bontakozik ki a kép a gammavillanások eredetét illetően. Ma igen valószínűnek tűnik, hogy a hosszú lefutású (kb. 2 másodpercnél hosszabb) villanások rendkívül nagytömegű csillagok élete végén bekövetkező, úgynevezett hiprernóva-robbanásokkor történnek.

A rövid lefutású jelenségek pedig akkor következnek be, amikor két neutroncsillag, avagy egy neutroncsillag és egy fekete lyuk ütközik és összeolvad. Erre a korábbi feltételezések szerint olyan kettőscsillag-rendszerekben kerül sor, ahol mindkét tag, élete végén szupernóvaként felrobban, és egy-egy neutroncsillagot hagy hátra. Ezek később egymáshoz közeledhetnek, végül összeolvadhatnak, kiváltva a robbanást. Egy újabb ötlet szerint azonban neutroncsillag-párosok korábban, egymástól független égitestekből, véletlen találkozás alkalmával is keletkezhetnek.

Jonathan Grindlay (CfA) és kollégái hívták fel az utóbbi lehetőségre a figyelmet. A több 100 ezer, illetve millió tagot számláló gömbhalmazok belső vidékein ugyanis igen nagy a csillagsűrűség. Az égitestek itt annyira zsúfoltak, hogy köbfényévenként több tucat, akár 100 csillag is előfordul - míg például a Nap környezetében ugyanez az érték körülbelül 0,1 csillag/köbfényév. A gömbhalmazok sűrű belsejében ezért alkalmanként előállhat a helyzet, hogy két neutroncsillag egymásra találjon.

Ehhez kiindulásként, egy olyan páros szükséges, amely egy neutroncsillagból és egy körülötte keringő normál csillagból, avagy fehér törpéből áll. Ha ekkor, egy ezektől független neutroncsillag megfelelő irányból és sebességgel érkezik, kedvező körülmények esetén érdekes partnercsere történhet. A kisebb tömegű normál csillag vagy fehér törpe kilökődik a rendszerből, és az újonnan érkezett neutroncsillag kerül a helyére. Megfelelő pályaelemek esetén pedig, bizonyos idő után a két neutroncsillag egymásba spirálozhat, összeolvadásukkal rövid gammavillanást létrehozva.

A fenti kutatók számítógépes szimulációk segítségével próbálták megbecsülni, milyen gyakran keletkezhetnek így neutroncsillag-párosok. Mindehhez a gömbhalmazok belső vidékein lehetnek ideális körülmények, ahol a nagy csillagsűrűség mellett, egyéb gravitációs kölcsönhatások miatt, viszonylag sok neutroncsillag lehet. Számításuk alapján, a rövid gammavillanások, mintegy 10-30%-a a gömbhalmazokban így született párosok összeolvadásával történhet.

Két neutroncsillag ütközésének fázisai egy számítógépes szimuláción (fotó: NASA, Dana Berry)

Az eredetileg is együtt keletkezett csillagokból létrejött neutroncsillag párosoknál, közel százszor gyakrabban következhet be összeolvadás és gammavillanás, mint a fentiek szerint, véletlenül egymásra talált kettősöknél. Az észlelések azonban nem utalnak ekkora, közel százszoros különbségre, valószínűleg más magyarázza, miért láthatunk kevesebbet az első típusból. Azon párosoknál, amelyek életüket születésükről kezdve együtt töltötték, a tagok tengelyforgása jól szinkronizálódhatott a keringésükhöz. Összeolvadásuk pillanatában, a körülöttük kialakuló korong miatt, igen keskeny nyalábba fókuszálódik a robbanás sugárzása - és a jelenség csak onnan látható, amerre a nyaláb mutat.

Ezzel ellentétben, a később született neutroncsillag-párosoknál a két tag mozgása nem feltétlenül áll ilyen összhangban. A robbanás nyalábja ezért feltehetőleg gyengébben fókuszálódik, az esemény sugárzását tehát több helyről lehet észrevenni - ezért látunk ezekből a vártnál többet. A fenti elgondolás bizonyításához, természetesen további észlelések szükségesek, eddig még csak néhány rövid gammavillanás pozícióját sikerült olyan pontossággal megállapítani, hogy forrásuk helyét biztosan megbecsüljük.

Kereszturi Ákos