Élet és tudomány

A csillagászat Éve képekben - Széttépett csillag: a Rák-köd

Megjelent az Élet és tudomány 2009. augusztusi számában

Írta: Gesztesi Albert

 A Rák-köd kétségkívül az egyik legizgalmasabb objektum, amit valaha is tanulmányoztak az asztrofizikusok. A 6500 fényév távolságban lévő köd sok szempontból kozmikus laboratóriumnak tekinthető, melyben olyan extrém folyamatok mennek végbe, amelyek földi körülmények között nem valósíthatók meg.

A régi Kínában 1054. egyik éjszakáján az udvari csillagászok addig soha nem látott csodát jegyeztek fel az égen: a Bika szarvai között hirtelen egy új csillag fénylett fel, túlragyogva az összes többit. Olyan fényes volt, hogy 23 napon keresztül még a nappali égbolton is lehetett látni. A feljegyzésekből tudjuk, hogy a „vendégcsillag” 653 napig volt látható, azután annyira elhalványult, hogy szabad szemmel már az éjszakai égen sem lehetett meglátni.
A csillagfürkésző emberek az ókortól kezdve tucatnyi ködös foltot figyeltek meg az égen. Ezek egyike volt az is, amit később alakja alapján Rák-ködnek neveztek el. John Bevis angol orvos és amatőr csillagász fedezte fel 1731-ben, levélben hívta fel rá Charles Messier francia csillagász figyelmét, aki 1-es sorszámmal katalogizálta. Edwin Hubble neves amerikai csillagász 1928-ban vetette fel elsőként, hogy ez az 1-es katalógusszámú köd lehet annak a szupernóvának a maradványa, amit 1054-ben láttak a kínaiak.
A Rák-köd rendszeres vizsgálata az 1930-as években kezdődött. Felvételek százai készültek róla különböző hullámhossztartományokban, színszűrőkkel és polarizációs szűrőkkel. A képek sorozatából azt is meg lehetett állapítani, hogy a Rák-köd gyorsan változtatja alakját, szerkezetét és egyértelműen tágul. Két, jól elkülöníthető részből áll: egyrészt egy diffúz eloszlású, folytonos fehér fényt sugárzó gázfelhőből, másrészt egy, a ködökre jellemző vonalas színképű, szálas szerkezetű képződményből.
A Rák-ködben a roppant erős mágneses tér erővonalaira felcsavarodva elektronok sokasága száguld, miközben energiát sugároznak: ezt nevezik szinkrotron-sugárzásnak. Nagyon gyors változások figyelhetők meg a köd belsejében; egyes részei néhány év alatt akár 50%-kal is megváltoztatják a fényességüket. A 6 fényév átmérőjű Rák-köd 1450 km/s sebességgel tágul, kifelé száguldó anyaga erős kölcsönhatásban van a környezetében lévő gázzal és porral. Közepén két halvány csillagocska látható, de csak az egyikük felelős a köd születéséért. Ez egy nagyon gyorsan – másodpercenként 30-at – forgó neutroncsillag. Átmérője mindössze 10 km lehet. Ennyi maradt az egykor felrobbant, úgynevezett progenitor csillagból. A neutroncsillagok a csillagfejlődés végállomásai, akkor keletkeznek, amikor a Nap tömegét néhányszorosan meghaladó csillagok elfogyasztván fűtőanyagukat szupernóvává alakulnak. A hatalmas fellobanás után megmaradó 1,7-3 naptömegnyi mag csaknem teljes egészében szabad neutronok szuperfolyékony tömegéből áll. Sűrűsége elképesztő: 1016 – 1018 kg/m3, vagyis egy kockacukornyi darab ebből az anyagból 100 000 tonna lenne itt a Földön!
Az összeomlását követően az impulzus-megmaradás miatt a kicsivé zsugorodott neutroncsillag szédítő pörgésbe kezdett – ez ma 30 fordulat másodpercenként – valamint mágneses tere is ebbe a körülbelül 10 km átmérőjű égitestbe sűrűsödött. Így ez utóbbi erőssége meghaladhatja a 108 Teslát, ami a Föld mágneses terének a 10 billiószorosa! A dipólus mágneses tér együtt forog a neutroncsillaggal, de tengelye nem esik egybe a forgástengellyel. A mágneses tér pólusainál egy-egy ellentétes irányba mutató, keskeny elektromágneses sugárnyaláb hagyja el az égitestet. Ezek, hasonlóan egy világítótorony fénysugarához, körbeforognak. Amikor a megfigyelőn, például a Földön végigsöpör a sugárnyaláb, akkor rádió, vagy a Rák-köd esetében fényimpulzust is láthatunk. Az ilyen szaporán villogó rádióforrásokat pulzároknak nevezik. Ma már több mint háromszáz pulzárt ismerünk; a Rák-ködben található nem csak azért különleges, mert a legelsők közül való, hanem azért is, mert idáig az egyetlen, amely optikai tartományban is pulzál.