Avaruusteleskooppi havaitsi neutronitähden röntgenkaikuja

Julkaistu: 26.06.2015 / Markus Hotakainen

Eteläisen taivaan pienessä ja himmeässä Harpin tähdistössä on voimakas röntgensäteilyn lähde Circinus X-1. Se on kaksoisjärjestelmä, jossa neutronitähti ja jättiläistähti kiertävät toisiaan. 

Vain noin kymmenen kilometrin läpimittainen, mutta silti suunnilleen auringonmassainen neutronitähti on syntynyt suuren tähden räjähtäessä elämänsä lopulla supernovana. 2 500 vuotta sitten tapahtuneen räjähdyksen seurauksena avaruuteen on levinnyt kaasua ja pölyä, joka edelleen ympäröi kaksoistähteä.  

Tai 2 500 vuotta sitten Maasta katsottuna: todellisuudessa siitä on kulunut paljon pidempi aika. Kohteen etäisyyttä on ollut vaikea määrittää, joten tutkijat eivät ole tienneet, kuinka kauan sitten supernovaräjähdys oikeasti tapahtui.

Vajaa kaksi vuotta sitten (plus etäisyyden mukainen aika…) neutronitähdessä tapahtui voimakas purkaus, joka tarjosi tähtitieteilijöille mittatikun tarkan etäisyyden määrittämiseksi. 

Röntgenalueella toimivalla Chandra-avaruusteleskoopilla on havaittu neutronitähden ympärillä samankeskisiä renkaita, jotka ovat syntyneet säteilyn heijastuessa tähtienvälisestä pölystä.

"Samaan tapaan kuin lepakot käyttävät kaikuluotausta ympäristönsä hahmottamiseksi me voimme määrittää Circinus X-1:n röntgensäteilyn avulla sen täsmällisen sijainnin", sanoo tutkimusta johtanut Sebastian Heinz

Neutronitähdessä tapahtuneen purkauksen seurauksena röntgensäteily leviää joka suuntaan, mutta kun se heijastuu eri etäisyyksillä olevista pölypilvistä, se saapuu Maahan eri suunnista hieman eri aikaan. Viive on yhdestä kolmeen kuukauteen.

Chandran havaintoihin yhdistettiin Australiassa sijaitsevalla Mopran radioteleskoopilla tehdyt mittaukset pölypilvien sijainneista, jolloin näiden "röntgenkaikujen" perusteella voitiin laskea neutronitähden etäisyydeksi 30 700 valovuotta.

Kun Circinus X-1:n etäisyys tunnetaan nyt paljon aiempaa tarkemmin, se näyttää säteilevän sekä röntgenalueella että muillakin aallonpituuksilla paljon oletettua voimakkaammin. Neutronitähdestä tulevan energisten hiukkasten suihkun nopeus on myös todettu huimaksi: yli 99,9 prosenttia valon nopeudesta.

Näin suuria nopeuksia esiintyy yleensä vain mustia aukkoja ympäröivien kertymäkiekkojen yhteydessä. "Circinus X-1 käyttäytyy joissakin suhteissa kuin neutronitähti ja joissakin kuin musta aukko", ihmettelee tutkimusryhmään kuuluva Catherine Braiding. "On hyvin harvinaista löytää kohde, jolla on kummankin ominaisuuksia".

Chandran havaintojen perusteella on neutronitähden itsensä ohella mahdollista tutkia Linnunradan rakennetta. Röntgenkaikujen avulla saadaan laadittua kolmiulotteinen kartta Circinus X-1:n ja Maan välillä olevien pölypilvien sijainnista.

Kaikuluotauksesta kerrottiin Chandra-avaruusteleskoopin sivuilla ja tutkimus on julkaistu Astrophysical Journal -tiedelehdessä.

Kuva: NASA/CXC/University of Wisconsin-Madison/S. Heinz et al/DSS