Hatalmas energiakitörést észleltek a vörös törpén

A kitörés körülbelül tízezerszer intenzívebb volt, mint a valaha megfigyelt legnagyobb napfler.

2014. április 23-án a NASA Swift-űrteleszkópja a valaha észlelt legintenzívebb, legforróbb és leghosszabb ideig tartó energiakitörések – úgynevezett flerek – sorozatát detektálta egy közeli vörös törpén. A rekorddöntő sorozat első robbanásának energiája a becslések szerint mintegy tízezerszeresen haladta meg az eddig megfigyelt legnagyobb napkitörését.

Stephen Drake, a NASA Goddard Space Flight Center kutatója szerint – aki a szuperflerre vonatkozó eredményt az American Astronomical Society nagy energiájú asztrofizika divíziójának augusztusi ülésén bemutatta – eddig úgy véltük, hogy egy vörös törpe flertevékenysége legfeljebb egy napig tarthat, jelen esetben azonban a Swift legalább hét, együttesen több mint egy hétig tartó flert észlelt. A csúcson a kitörés hőmérséklete elérte a 200 millió fokot, ami körülbelül 12-szer nagyobb, mint a Nap centrumáé.

A hatalmas robbanások a 60 fényévre lévő DG Canum Venaticorum (DG CVn) szoros kettős rendszer egyik komponensén következtek be. A kettős mindkét csillaga halvány vörös törpe, amelyek tömege és mérete is a Napénak körülbelül harmada, és a Nap–Föld-távolság mintegy háromszorosának megfelelő méretű pályán keringenek egymás körül. Ez azonban túlságosan kicsiny távolság ahhoz, hogy a Swift mérései alapján meg lehessen állapítani, melyik komponensen történtek a kitörések.

A kutatócsoport egyik tagja, Rachel Osten (Space Telescope Science Institute) szerint a rendszer eddig kevés figyelmet kapott, mivel nem volt rajta azon csillagokat felsoroló listán, amelyektől nagy flereket vártak. A Naprendszer 100 fényéves környezetében található csillagok nagy része központi égitestünkhöz hasonlóan középkorú, de ezer vagy még ennél is több, máshol született vörös törpe sodródik át ezen a régión, így ezek az objektumok kitűnő lehetőséget biztosítanak a kutatóknak a fiatal csillagokat jellemző nagy energiájú aktivitás részletes tanulmányozására. A becslések szerint a DG CVn komponenseinek kora csak 30 millió év, ami a Naprendszerének 0,7 százaléka.

A csillagok ugyanazon okból flereznek, mint a Nap: atmoszférájuk aktív területein a mágneses tér felcsavarodik és összekuszálódik, aminek következtében jelentős mennyiségű energiát tud tárolni. Végül az úgynevezett mágneses átkötődés destabilizálja a mezőket, robbanásszerűen felszabadítva a bennük tárolt energiát, mi ezt a folyamatot észlelhetjük flerként. A kitörés az egész elektromágneses spektrumban megfigyelhető, a rádiótól kezdve az optikain keresztül az ultraibolya- és röntgentartományig.

A DG CVn szuperflerjének első jelét 2014. április 23-án délután észlelte a röntgentartományban a Swift-űrtávcső BAT (Burst Alert Telescope) műszere. A detektálást követő néhány másodpercen belül a BAT a forrás pozícióját is megadja, megvizsgálva egyúttal, hogy azt érdemes-e más műszerekkel is tanulmányozni. Ha igen, akkor a Swift minden eszköze elkezdi részletesen is mérni a forrást, miközben riasztást küld a földi távcsöveknek is, hogy éppen egy nagy energiájú kitörés zajlik.

A kutatás vezetője, Adam Kowalski (Goddard Space Flight Center) szerint körülbelül három perccel a BAT-észlelés után a szuperfler röntgenfényessége már nagyobb volt, mint a két csillag többi hullámhosszon mért összintenzitása együttesen. Vörös törpék ilyen méretű kitörései pedig rendkívül ritkák.

A csillag látható és ultraibolya tartománybeli fényessége a földi mérések és a Swift megfigyelései szerint 10-100-szoros növekedést mutatott, míg a kezdeti röntgenfényesség jóval meghaladta a legnagyobb napfler aktivitását is, amelyet 2003 novemberében detektáltak és az X 45 besorolást kapta. Ha a DG CVn első kitörését ugyanakkora távolságból nézhettük volna, mint a 11 évvel ezelőtti napflert, akkor az Drake szerint az intenzitása alapján az X 100 000 besorolást nyerte volna el.

Az események azonban itt még nem értek véget. Három órával később, csökkenő röntgenintenzitás mellett, a rendszer egy újabb, az elsővel közel megegyező energiájú kitörést produkált, ilyen indukált flerek a Nap esetében is megfigyelhetők. A következő 11 nap során a Swift egyre csökkenő energiájú kitörések sorozatát észlelte: Osten a nagy földrengések csökkenő amplitúdójú utórengéseinek sorozatához hasonlította az eseménysort. A csillag röntgenemissziója 20 nap után tért vissza a normál szintre.

Miként produkálhat a Napnál háromszor kisebb csillag ilyen méretű energiakitöréseket? A válasz a gyors tengely körüli forgásban rejlik, ami kulcsfontosságú a mágneses terek felerősítésében. A DG CVn flerező csillagának forgási periódusa egy napnál is rövidebb, azaz mintegy harmincszor gyorsabb, mint a Nap. Fiatalon a Nap is sokkal gyorsabban forgott és valószínűleg hasonló szuperflereket produkált, de – óriási szerencsénkre – ma már nem képes erre.

A kutatók most az adatok alaposabb elemzésén dolgoznak, hogy még jobban megérthessék a fiatal csillagok természetét. Azt gondolják, hogy a DG CVn valószínűleg számtalan kisebb, de gyakoribb kitörést is mutat, amelyeket szintén a Swift műszereivel terveznek detektálni.