A tudományban szokták mondani, hogy a természet sosem rajzol tökéletes egyeneseket. Ami a tökéletességet illeti, ez valóban így van, de vannak esetek, amikor a végeredmény nagyon közel kerül ahhoz, amit a geometriában egyenesnek tartanak. Jelen cikk például egy olyan aprócska csillagról szól, amely mindössze pár kilométer átmérőjű, és egy rendkívül egyenes, anyagból és antianyagból álló nyalábot bocsát ki magából.
A nyaláb észlelhető hossza 7 fényév, vagyis 66 billió kilométer.
Tömény energia
Ez egészen elképesztő hosszúságot jelent, olyannyira nagy méretű struktúráról van szó, amely még 1600 fényév távolából is akkorának tűnik az égbolton, mint a telehold fele. A nyaláb forrása a PSR J2030+4415 katalógusjelű csillag. A kérdéses égitest egy pulzár, vagyis egy nagy tömegű csillag szupernóva-robbanása után hátramaradt objektum. A robbanásban az egykori égitest külső rétegei ledobódtak, a hátramaradt mag pedig gravitációs összeomláson ment át. Az ilyen események végeredménye a mag tömegétől függ.
Ha ez több három naptömegnél, akkor az összeomlás eredményeként egy fekete lyuk jön létre, amely olyan sűrű és olyan erős gravitációval rendelkezik, hogy a fény sem tud elszökni belőle. Ha a mag tömege kevesebb három naptömegnél, egy kevésbé sűrű, de még mindig rendkívüli sűrűségű égitest, egy neutroncsillag jön létre.
Vagyis a Nap tömegének többszöröse egy 20 kilométer átmérőjű gömbbe sűrűsödik, amelynek egy köbcentimétere nagyjából 100 millió tonnát nyom.
Ez körülbelül annyi anyagot jelent, mint hogyha az Egyesült Államokban található összes autót fognánk és egy kockacukornyi térrészbe préselnénk össze.
A neutroncsillagok általában nagyon gyorsan forognak, és rendkívül erős mágneses mezőkkel bírnak, amelyek a földi magnetoszféránál billiószor erősebbek is lehetnek. Ebben a rendkívül környezetben számos furcsa jelenség zajlik, ezek egyike, hogy a mágneses mezők és a forgás eredményeként az égitestből rendkívül erős sugárnyalábok indulnak ki a csillag mágneses pólusai mentén. Ha a rendszerre nem a pólusok valamelyike irányából vagy pontosan az egyenlítő síkja felől néz a külső szemlélő, ezek a nyalábok a forgás miatt úgy viselkednek, mint egy világítótorony fényei, ahogy a nyalábok pörögnek, a csillag fénye hol felerősödik, hol elhalványul, innen kapta ez az égitesttípus a pulzár nevet.
Verseny a hullámfronton
A pulzár nagyon erős csillagszéllel bír, és töltéssel rendelkező szubatomi részecskék tömegét veti ki az űrbe, amelyeket a mágneses mezők a fénysebesség tetemes hányadára gyorsíthatnak fel. Ha a pulzár körüli csillagközi térben gáz található, a csillagszél beleütközik ebbe, egyre növekvő buborékot vájva a gázfelhőbe. Ha a pulzár mozog a gázfelhőhöz képest, ez a buborék is módosul, és inkább arra az íjhullámra emlékeztet, amelyet a hajók rajzolnak ki a vízfelszínen, ahogy mozognak.
Ilyesfajta íjhullámot számos pulzár körül azonosítottak, beleértve a PSR J2030+4415-ös jelű égitestet is. Utóbbi esetében azonban a helyzet még bonyolultabb. A csillag előtt formálódott, táguló hullám haladása ugyanis valamiért korlátozódott, olyannyira, hogy a pulzár megelőzte a hullámfrontot.
Az utóbbi 10 év megfigyelései alapján ráadásul erre az előzésre a közelmúltban, mindössze 20–30 éve került sor. Azóta egy új, kisebb buborék is elkezdett kialakulni az íjhullám legelején.
És ez még nem minden. A csillagok közti anyag, más néven a csillagközi médium szintén saját mágneses mezővel rendelkezik. Ez nagyon gyenge, az ereje mindössze ötvenezrede a földi magnetoszférának, de elképesztő távolságokon érvényesül, így a csillagközi médium anyagára tetemes hatással van.
Amikor a kérdéses pulzár áttörte az íjhullám frontját, mágneses mezője közvetlenül kapcsolódni tudott a környező gáz mágneses mezőjével. Az ilyen interakciók rendkívül összetettek, de lényegében arról van szó, hogy mindez anyagszivárgást okozott, mint amikor egy nagynyomású vezetéken egy apró lyuk keletkezik. A pulzár anyagából a fénysebesség egyharmadával száguldó szubatomi részecskék indultak útnak, keresztül a csillagközi médiumon.
Erővonal kivilágítva
Útjuk során ezek a részecskék maguk is interakcióba kerültek a csillagközi anyag mágneses mezőjével, vagyis annak erővonalai mentén kezdtek haladni. Ez egész pontosan úgy történik, hogy a töltéssel rendelkező részecskék szoros spirálban haladnak az erővonalak mentén, és közben sugárzást bocsátanak ki. A kérdéses esetben ez röntgensugárzás, amely a Chandra röntgentávcső felvételein egy 7 fényév hosszú, fénypöttyökből összeálló egyenesnek tűnik.
A kiszabadult anyag így gyakorlatilag egy mágneses erővonalat világít meg a csillagközi médium magnetoszférájából.
A nyaláb elektronokból és ezek antianyag párjából, pozitronokból tevődik össze, utóbbiak mindenben azonosak az elektronokkal, kivéve, hogy ellentétes töltésűek. A mellékelt képeken tehát egy pulzárból kiinduló, a galatikus csillagközi magnetoszféra által fókuszált anyag- és antianyagsugár látszik, amely 66 billió kilométer hosszan húzódik. Ez pedig elég nagy ahhoz, hogy szabad szemmel is látnánk, ha szemünk érzékeny lenne a röntgensugarakra.
Az utóbbi évek megfigyelései alapján a földi légkört több antianyag-részecske, konkrétan több pozitron éri el, mint ami ezek asztrofizikai forrásai alapján várható lenne a kutatók szerint. Ezek nem jelentenek veszélyt, hiszen így is nagyon kis mennyiségről van szó, de az eltérés a teoretikusok által várt mennyiség és a megfigyelések között mindenképpen furcsa. Ez azt jelzi, hogy a pozitronoknak más forrásuk is lehet a már ismereteken túl. Az előzőekben leírt pulzárhoz hasonló „szivárgások” pedig az egyik lehetséges plusz forrást jelenthetik az eltérés megmagyarázására. Egyelőre nem világos, hogy tényleg így van-e, de mindenképp érdekes eshetőség.
Az pedig az új észlelés kapcsán ismét világossá vált, hogy az univerzum elképesztő hely, amelyben hihetetlen objektumok vannak, és amelyben olyan erők működnek, amelyek néha képtelenségnek tűnő dolgokat produkálnak. Ezek felgöngyölítése és megértése egyáltalán nem könnyű feladat, de a szakértők szerint éppen ez benne a legszebb.
