A Hét 1981/1 (26. évfolyam, 1-26. szám)
1981-06-13 / 24. szám
Tudomány-technika A Rák-köd. A nyíllal jelölt helyen van az NP 0532 pulzár AJ. elmúlt negyed évszázadban már hozzászoktunk a rádiócsillagászat szenzációs felfedezéseihez, és mégis, amikor 1967-ben a Cambridge-i Mullard Rádiócsillagászati Obszervatórium tudományos dolgozói bejelentették, hogy Szabályosan pulzáló rádióforrásokat fedeztek fel, rendkívül meglepődtek még a tudomány szakemberei is. Az A. Hewish vezette kutatócsoport az égbolt rendszeres rádiócsillagászati észlelését 1967 nyarán kezdte el egy különleges felépítésű rádiótávcső segítségével, melyet az obszervatórium munkatársai s a cambridge-i egyetem hallgatói készítettek. A rádiótávcső antennarendszerét 34 hektár területen elhelyezett 2048 dipól alkotta. Az antennarendszerhez érzékeny vevőkészüléket csatlakoztattak. A rádiótávcső a 3,7 méteres hullámhosszon működött. Az eredeti program a rádióforrások (kvazárok) villódzásának (szcintillációjának) a tanulmányozása volt. 1967 augusztusában regisztrálták az első szabályos időközökben ismétlődő rádióimpulzusokat. Az ismeretlen rádióforrás a Róka (VULPECULA) csillagképben volt. Először mesterséges zavaroknak tekintették a furcsa jeleket, amelyek valószínűen a rádiótávcső bonyolult elektronikus berendezésében keletkeztek. Később azonban kiderült, hogy az észlelt égi objektumtól származnak, az impulzusok 1,337 301 13 másodpercenként ismétlődtek és kb. 20 milliszekundumig tartottak. Az- impulzusok ismétlődésének szabályossága szinte összemérhető volt az atomórák pontosságával. Ez a tény rendkívül meglepte az észlelöcsoport tagjait, mert ha az impulzusok hosszából kiszámították a rádióforrás átmérőjét, a bolygók átmérőjével összemérhető értéket kaptak. Azonnal feltették a kérdést: hogyan keletkezhet ilyen szabályos időközökben ismétlődő természetes rádiósugárzás? Eddig sohasem figyeltek meg ilyen különös jelenséget kibocsátó csillagot vagy galaxist. Arra is gondoltak, hogy talán egy, a Földön kívüli civilizációtól származnak, akik igy akarnak kapcsolatot teremteni a végtelen Világmindenségben. A cambridge-i rádiócsillagászok ezért szigorúan titokban tartották a felfedezést kockáztatva ezzel azt is, hogy esetleg mások is felfedezik ezt a titokzatos objektumot, amelyet ideiglenesen LGM—1-nek (Little Green Men — Kicsi Zöld Emberkék) neveztek el. Tovább folytatták az észleléseket és a kitartó kutatás eredménye nem maradt el: bebizonyították, hogy a rádiójelek természetes kozmikus objektumtól származnak és még további három pulzáló rádióforrást fedeztek fel. Csak ezután tették közzé a jelentést az új, eddig ismeretlen és különleges objektumok — a pulzárok felfedezéséről. Az azóta eltelt kb. 15 év alatt a rádiócsillagászok kb. 400 pulzárt fedeztek fel. Kiderült, hogy a pulzárok legfigyelemreméltóbb tulajdonsága az, hogy az általuk kibocsátott rádióimpulzusok pontosan azonos időközökben ismétlödnek. Úgy viselkednek mint a rövid impulzusokat kibocsátó, fantasztikusan pontos órák. Megállapították, hogy a pulzusok ismétlési ideje kb. százmilliomod másodperc pontosságú és hogy a periódusidő mindegyik pulzárnál lassan, de idővel növekszik. A periódusok hossza viszonylag szük határok között mozog. A legrövidebb periódust, 0,033 másodpercet az NP 0532 pulzárnál, a leghosszabb periódust 4,308 másodpercet a PSR 1845—19 jelzésű pulzárnál találták. Érdekes, hogy a jelek amplitúdója és alakja periódusonként változik. Az impulzusok hossza kb. 10—20 milliszekundum. Több pulzus összegezésével egy átlagos amplitúdó és vonalprofil számítható ki, mely már jellemző egy adott pulzárra. Megállapították továbbá, hogy különböző hullámhosszakon észlelve az amplitúdó és a vonalprofil ugyanazon pulzárnál sem azonos és a pulzárok pulzusának beérkezési ideje függ a hullámhossztól. A rövidebb hullámhosszakon a pulzus hamarabb érkezik az észlelőhöz a hosszabb hullámokon pedig később. Ebből kiszámítható a pulzárok távolsága. Az ismert pulzárok távolsága 100—15 000 pc (parszek; 1 pc — 3,085 . 101 3 km). A pulzárok ezek szerint Galaxisunk (T ejútrendszerünk) objektumai közé tartoznak és életkoruk kb. 10 millió év alatt van. A Galaxisunkban kb. százezer pulzár található. A pulzárok felfedezésekor felmerült a kérdés: hogyan és milyen égitest tud ilyen gyors impulzusokat kisugározni? A sugárzás pulzáló jellegét lehet vagy úgy értelmezni, hogy az égitest sugara oszcillál (változtatja sugarát), vagy pedig úgy, hogy gyorsan forog tengelye körül. Mint már említettük, a pulzárok periódusa 0,033—4,308 másodperc. Ilyen periódusban kell tehát a pulzámak változtatnia a sugarát, vagy ilyen periódussal kell forognia a tengelye körül. Az égitestnek mindkét esetben kis méretűnek és nagy tömegűnek kell lenni. Két ilyen igen nagy sűrűségű és kis sugarú égitestet ismerünk: a fehér törpéket és a hipotetikus neutroncsillagokat. A számitások szerint a pulzárok sugárzásának szabályozására egyik csillag oszcillálása — vibrációja sem felel meg, mivel a fehér törpék rezgési periódusa két másodperc fölött, a neutroncsillagok rezgési periódusa pedig 0,01 másodperc alatt van. Megmarad tehát a forgó-modell elmélete. Ez a modell a fehér törpékre szintén nem felel meg, mivel azok 5 másodpercnél rövidebb körülforgási idővel nem rendelkezhetnek. Ezért a legvalószínűbb jelöltek a pulzárokra a neutroncsillagok, amelyek képesek a pulzárokra jellemző rövid periódusidővei stabilisán tengelykörüli forgómozgást végezni. A neutroncsillagok a csillagok fejlődésének végső szakaszában keletkeznek. A másfél naptömegnél nagyobb tömegű csillagok, ha elhasználják nukleáris fűtőanyagkészletüket, hirtelen összeomlanak, ún. gravitációs kollapszus következik be. A csillag percek alatt néhányszor tíz kilométer átmérőjűre zsugorodik össze, s közben sűrűsége ugrásszerűen megnövekszik. A kollapszus csak akkor áll meg, ha egy adott sűrűségnél és sugárnál egyensúlyi helyzet jön létre a sugárnyomás, az atommagok között fellépő taszitóerö és a gravitációs erö között. Ha ez nem következik be, akkor két eset lehetséges. A csillag teljesen összeomlik és ún. fekete lyuk elnevezésű objektummá alakul, vagy pedig a sugárnyomás kerekedik felül, s egy iszonyatos erejű robbanás kíséretében a csillag felrobban, s ez a robbanás a csillag külső burkának a leszakításához vezet. Ezt a kozmikus katasztrófát szupernóva-kitörésnek nevezzük. A szupernóva-fellángolásnál „megszületik" az igen kicsi, csak néhányszor tiz kilométer átmérőjű és rendkívül nagy 101 5 — 10'8 kg/m3 sűrűségű, neutronokból álló csillag. A neutroncsillag gyors tengelykörüli forgással és hatalmas mágneses térrel rendelkezik. A fenn ismertetett elmélet szerint a neutroncsillagok keletkezését szupernóva-kitörés előzi meg. Ha tehát a pulzárok azonosak a neutroncsillagokkal, akkora szupernóva-maradványokban kell lenniök. Eddig csak két szupernóva-maradványban sikerült pulzárt találni: a Rák-ködben az NP 0532-t és a Vela X—2-ben a PSR 0833-at. Különösen érdekes az NP 0532 pulzár a Rák-ködben. A Rák-köd 1054-ben keletkezett egy szupernóva-kitörés után. A köd központi részében még a pulzárok felfedezése előtt észrevettek egy különleges csillagot, amely a szupernóva-kitörést produkálta. 1969-ben bebizonyították, hogy a csillag fényessége nem állandó, hanem pulzál. A látható fényben mért pulzusok periódusa megegyezik az NP 0532 pulzár rádiófrekvencián észlelt periódusával. Az NP 0532 pulzár tehát azonos a szupernóva-robbanás maradványával. Később fedezték fel, hogy a csillag röntgen és a gamma-sugárzás tartományában is pulzál. Hátra maradt még a pulzáló sugárzás keletkezésének a kérdése. A neutroncsillagoknak igen erös, 108 Tesla nagyságrendű mágneses terük lehet. Ezért ha a neutroncsillag felszínéről valamilyen ionizált részecske távozik el, akkor az csak a mágneses erővonalak mentén mozoghat, s kifelé haladva a sebessége állandóan nö, amíg meg nem közelíti a fény sebességét. Ekkor a csillagplazma egy szűk sávban elektromágneses sugárzást bocsát ki, amely radiális irányban a fénysebességgel terjed a végtelen Világmindenségben. Ezért egy távoli megfigyelő számára a neutroncsillag úgy viselkedik, mint egy világítótorony. Ahogy a világítótoronyból kisugárzott fénynyalábot is csak akkor látjuk-regisztráljuk, amikor ez a fénynyaláb a megfigyelőt eléri, ugyanúgy a neutroncsillag rádiósugárzását is csak akkor észleljük-regisztráljuk, amikor a neutroncsillag által kisugárzott rádiósugárnyaláb eléri a Földet. Ilyen módon jön létre a neutroncsillagnak a tengelyforgásával összefüggő pulzálása. Ennek azonban az a feltétele, hogy az elektromágneses sugárnyaláb ugyanabban a síkban haladjon, amely sík áthalad a neutroncsillag és a Föld középpontján! A neutroncsillag forgástengelye erre a síkra merőleges. Ha ezek a feltételek nem teljesülnek, akkor elektromágneses sugárnyaláb nem halad át a Földön, és a neutroncsillagot nem láthatjuk. Valószínűleg ez az oka annak, hogy több szupernóva-maradvány részletes átkutatása után sem találtak bennük neutroncsillagot, illetve pulzárt. Ez azonban nem jelenti azt, hogy nincs bennük neutroncsillag vagy pulzár. Felfedezésükhöz azonban az eddigieknél sokkal nagyobb rádiótávcsövekre van szükség. Ezért érthető, hogy a csillagászok fokozott érdeklődéssel várják a világ legnagyobb, RATAN elnevezésű rádiótávcsövének az átadását a Szovjetunióban. MOLNÁR IVÁN r r r VILÁGÍTÓTORNYOK a világűrben Az NP 0532 pulzár sztroboszkóp segítségéve/ készült képe Forgó neutroncsillag, mint a pulzár sugárzási modellje 18
