Valid XHTML 1.0 Strict

2010.03.01. - Ígé­re­tes cél­pont gra­vi­tá­ci­ós hul­lám-de­tek­to­rok szá­má­ra

A HM Cnc fe­hér tör­pe ket­tős ke­rin­gé­si pe­ri­ó­du­sa spekt­rosz­kó­pi­ai mé­ré­sek sze­rint is csak 5,4 perc és egy­re csök­ken. A becs­lé­sek sze­rint ígé­re­tes cél­pont­ja le­het a gra­vi­tá­ci­ós hul­lá­mok de­tek­tá­lá­sá­ra ter­ve­zett űr­be­ren­de­zé­sek­nek.

Je­len­leg két olyan szo­ros, köl­csön­ha­tó ket­tős rend­szer is­mert, mely­nek - vé­lel­me­zett - ke­rin­gé­si pe­ri­ó­du­sa 10 perc­nél rö­vi­debb, az egyik a V407 Vul (RX J1914.4+2456) 9,5 perc­cel, a má­sik pe­dig a HM Cnc (RX J0806.3+1527) 5,4 perc­cel. Ha a rönt­gen és az op­ti­kai tar­to­mány­ban de­tek­tált rö­vid idő­ská­lá­jú pe­ri­o­di­kus vál­to­zá­so­kat va­ló­ban a ke­rin­gés mo­du­lál­ja, ak­kor a HM Cnc két fe­hér tör­pé­ből kell, hogy áll­jon, me­lyek a gra­vi­tá­ci­ós hul­lá­mok ál­ta­li fo­lya­ma­tos ener­gia­vesz­tés mi­att egy­re kö­ze­lebb ke­rül­nek egy­más­hoz, mi­köz­ben a kom­po­nen­sek kö­zött va­ló­szí­nű­leg sta­bil anyag­át­adá­si fo­lya­mat is zaj­lik. Ext­rém és egye­di vol­ta mi­att a HM Cnc vizs­gá­la­tá­val so­kan fog­lal­koz­tak már, de a ter­mé­sze­tét il­le­tő­en a vég­ső konk­lú­zió le­vo­ná­sa még vá­rat ma­gá­ra. A két rend­szer­rel kap­cso­la­tos, a mo­del­lek ál­tal fi­gye­lem­be ve­en­dő té­nyek a kö­vet­ke­zők: (a) Nincs bi­zo­nyí­ték az 5,4 és 9,5 per­ces pe­ri­o­di­ci­tá­so­kon tú­li egyéb vál­to­zá­sok­ra. (b) Az op­ti­kai és rönt­gen­flu­xu­sok ma­xi­mu­má­nak be­kö­vet­kez­te kö­zött mind­két rend­szer ese­té­ben kö­rül­be­lül ne­gyed fá­zis­nyi el­té­rés van, még­pe­dig az el­ső ja­vá­ra, az­az az op­ti­kai ma­xi­mum előbb je­lent­ke­zik. (c) Mind­két rend­szer­nél csök­ken a de­tek­tált pe­ri­ó­dus hossza.

IMAGE

Fan­tá­zia­rajz a ke­rin­gés so­rán egy­más­hoz egy­re kö­ze­lebb ke­rü­lő fe­hér tör­pék­ről, me­lyek vé­gül egy gi­gan­ti­kus ka­tak­liz­ma köz­ben össze­ol­vad­nak. Újabb ku­ta­tá­sok sze­rint va­ló­szí­nű­leg ilyen ese­mény az Ia tí­pu­sú szu­per­nó­va-rob­ba­ná­sok nagy ré­sze.
[D. And­rew How­ell]

A fel­so­rolt meg­fi­gye­lé­si té­nyek ma­gya­rá­za­tá­ra há­rom mo­dell jö­het szó­ba. (1) Az el­ső (In­ter­me­dia­te Po­lar, IP) sze­rint a ke­rin­gé­si pe­ri­ó­dus va­ló­já­ban több óra, az 5 és 10 per­ces idő­tar­ta­mok pe­dig a ket­tő­sök egyik, mág­ne­ses fe­hér tör­pe kom­po­nen­sé­nek ten­gely­for­gá­si pe­ri­ó­du­sai. A rönt­gen- és az op­ti­kai tar­to­mány­ban ta­pasz­tal­ha­tó pe­ri­o­di­kus vál­to­zá­sok ere­de­te ezen kom­po­nens mág­ne­ses pó­lu­sa­i­ra hul­ló anyag­hoz köt­he­tő. Az akk­re­tált anyag im­pul­zus­nyo­ma­té­ka mi­at­ti fel­pör­gés okán mind­két hul­lám­hossz­tar­to­mány­ban pe­ri­ó­dus­csök­ke­nés vár­ha­tó. A hosszabb pe­ri­ó­du­sú vál­to­zá­sok hi­á­nya ugyan­ak­kor csak úgy ma­gya­ráz­ha­tó, ha mind­két rend­szer ese­té­ben a pá­lya­sík­ra majd­nem me­rő­le­ge­sen lá­tunk rá. Ne­he­zen ma­gya­ráz­ha­tó vi­szont a ma­xi­mu­mok köz­ti fá­zis­el­té­rés. (2) A má­so­dik (Uni­po­lar In­duc­tor, UI) el­kép­ze­lés a Ju­pi­ter-Io rend­szer­hez ha­son­lít­ja a ket­tő­sö­ket. Eb­ben a mo­dell­ben egy mág­ne­ses fe­hér tör­pe kö­rül ke­ring egy má­sik, nem mág­ne­ses fe­hér tör­pe. A mág­ne­ses tér elekt­ro­mos ára­mo­kat in­du­kál a nem mág­ne­ses kom­po­nens­ben, me­lyek a két csil­lag kö­zött fe­szü­lő mág­ne­ses flu­xus­csö­vek men­tén a fő­kom­po­nens fe­lé in­dul­nak. A rend­szer­ből szár­ma­zó rönt­gen­su­gár­zás ezen ára­mok­nak a mág­ne­ses kom­po­nens fel­szí­nén lé­vő talp­pont­ja­i­nál ke­let­ke­zik. A mo­dell sze­rint az 5,4 perc a ke­rin­gé­si pe­ri­ó­dus, a kom­po­nen­sek azon­ban érint­ke­zők. Itt is vár­ha­tó a pe­ri­ó­dus fo­lya­ma­tos csök­ke­né­se a gra­vi­tá­ci­ós hul­lá­mok­kal tör­té­nő ener­gia­vesz­tés mi­att, de eb­ben a mo­dell­ben is ne­he­zen ma­gya­ráz­ha­tó az op­ti­kai- és rönt­gen­ma­xi­mu­mok köz­ti fá­zis­kü­lönb­ség, ugyan­is a fel­té­te­le­zett ára­mok talp­pont­ja­i­nak kö­rül­be­lül 90 fok­kal kel­le­ne előz­ni mind­két rend­szer­nél a nem mág­ne­ses má­sod­kom­po­nenst. (3) A har­ma­dik (AM CVn) mo­dell sze­rint egy Ro­che-tér­fo­ga­tát ki­töl­tő fe­hér tör­pe ad át fo­lya­ma­to­san anya­got egy má­sik, de jó­val na­gyobb tö­me­gű fe­hér tör­pé­nek. A HM Cnc ese­té­ben az 5,4 perc eb­ben a mo­dell­ben is pá­lya­pe­ri­ó­dus. Az anyag "egye­ne­sen", akk­ré­ci­ós ko­rong nél­kül hul­lik a fő­kom­po­nen­re. A ma­xi­mu­mok fá­zis­kü­lönb­sé­gét az ma­gya­ráz­za, hogy a fő­kom­po­nens­be üt­kö­ző anyag­áram elő­ző­leg el­haj­lik, s nem ten­gely­irány­ban ta­lál­ja el an­nak fel­szí­nét. A mo­dell­ben nem vár­ha­tók hosszabb pe­ri­ó­du­sú vál­to­zá­sok, vi­szont a HM Cnc és a V407 Vul ese­té­ben is prob­lé­más le­het a pe­ri­ó­dus­csök­ke­nés ma­gya­rá­za­ta, bár az utób­bi né­hány év­ben tör­tént ked­ve­ző elő­re­lé­pés ezen a te­rü­le­ten is.

IMAGE

A HM Cnc szín­ké­pé­nek rész­le­te a ne­ut­rá­lis (HeI) és egy­sze­re­sen io­ni­zált hé­li­um (HeII), il­let­ve a két­sze­re­sen io­ni­zált nit­ro­gén (NI­II) azo­no­sí­tott vo­na­la­i­val.
[Ro­e­lofs és tsai]

Gijs Ro­e­lofs (Har­vard-Smith­so­ni­an Cen­ter for Ast­rophy­sics) és mun­ka­tár­sai a Keck I te­lesz­kó­pot és an­nak LRIS (Low-Re­so­lu­ti­on Imag­ing Spectro­gra­ph) mű­sze­rét hasz­nál­ták, hogy a HM Cnc ese­té­ben ki­ne­ma­ti­kai bi­zo­nyí­té­ko­kat sze­rez­ze­nek a fen­ti mo­del­lek mel­lett vagy el­len. Mi­vel a cél az volt, hogy az egész 5,4 per­ces ke­rin­gé­si fá­zist jól le­fed­jék ra­di­á­lis se­bes­sé­gek mé­ré­sé­re al­kal­mas szín­ké­pek­kel (ami tel­je­sen ki­elé­gí­tő mér­ték­ben vé­gül még­sem si­ke­rült), ezért az ex­po­zí­ci­ós idő­ket 60 má­sod­pec­ben li­mi­tál­ták. A spekt­ru­mo­kat az io­ni­zált hé­li­um emisszi­ós vo­na­lai do­mi­nál­ják, me­lyek fél­ér­ték­szé­les­sé­ge kö­rül­be­lül 2500 km/s, az­az a 300 km/s fel­bon­tá­sú szín­ké­pe­ken jól ta­nul­má­nyoz­ha­tók. A spekt­ru­mok­ban ne­ut­rá­lis hé­li­um­vo­na­lak is azo­no­sít­ha­tók, de azok jó­val gyen­géb­bek, s van­nak hid­ro­gén je­len­lé­té­re uta­ló nyo­mok is. A meg­fi­gyelt nit­ro­gén­vo­na­lak pe­dig azt jel­zik, hogy a HM Cnc va­ló­szí­nű­leg még­sem nit­ro­gén­sze­gény ob­jek­tum, aho­gyan azt ko­ráb­ban gon­dol­ták. A több száz rög­zí­tett spekt­rum se­gít­sé­gé­vel Ro­e­lofs és kol­lé­gái a hé­li­um­vo­na­lak ra­di­á­lis se­bes­ség­vál­to­zá­sai alap­ján pon­to­sí­tot­ták a ket­tős pe­ri­ó­du­sát, mely­nek új ér­té­ke - ami per­sze nem na­gyon tér el a ko­ráb­ban pél­dá­ul fo­to­met­ri­ai mé­ré­sek­ből ka­pott ér­ték­től - P = 321,53 s, il­let­ve a pe­ri­ó­dus vál­to­zá­si üte­mét. Egé­szen 6 órá­ig el­men­ve pró­ba­pe­ri­ó­du­sok­kal vizs­gál­ták azt is, hogy eset­leg más, hosszabb idő­ská­lá­jú vál­to­zá­sok is ki­mu­tat­ha­tók-e a szín­kép­vo­na­lak­ban, de ilye­nek nyo­mát nem ta­lál­ták.

Ro­e­lofs és mun­ka­tár­sai sze­rint a spekt­rosz­kó­pi­ai ada­to­kon ala­pu­ló kö­vet­kez­te­té­sek a HM Cnc ese­té­ben vé­gül is az "AM CVn" mo­dellt tá­maszt­ják alá, így ez az ob­jek­tum az is­mert leg­rö­vi­debb ke­rin­gé­si pe­ri­ó­du­sú ket­tős­csil­lag. A hé­li­um el­len­té­tes fá­zis­ban vál­to­zó HeI 4471 és HeII 4686 vo­na­lai, il­let­ve fel­té­te­le­zett ke­let­ke­zé­si he­lyük alap­ján a ket­tős két kom­po­nen­sé­nek tö­meg­ará­nyát is meg tud­ták be­csül­ni: q = M2/M1 = 0,50 ± 0,13. Ah­hoz azon­ban, hogy az ál­ta­luk le­ve­ze­tett pe­ri­ó­dus­vál­to­zást ma­gya­ráz­ni le­hes­sen, az anya­got át­adó do­nor­csil­lag tö­me­gé­nek a ko­ráb­ban fel­té­te­le­zett­nél na­gyobb­nak, M2 = 0,27 nap­tö­meg kö­rü­li­nek kell len­nie, amit az em­lí­tett hé­li­um­vo­na­lak se­gít­sé­gé­vel vég­zett ún. Dopp­ler-to­mog­rá­fia is meg­erő­sí­tett. A tö­meg­arány alap­ján ez egy­ben azt is je­len­ti, hogy a fő­kom­po­nens tö­me­ge M1 ≈ 0,55 nap­tö­meg. Ezek az ér­té­kek egyéb­ként össz­hang­ban van­nak a fej­lő­dé­si mo­del­lek ál­tal a fe­hér tör­pék­re jó­solt tö­me­gek­kel. Is­me­re­tük­ben a ket­tős pá­lya­sík­já­nak ink­li­ná­ci­ó­ja is meg­be­csül­he­tő, ez i ≈ 38°.

IMAGE

A HM Cnc mo­dell­je, bal ol­da­lon az anya­got át­adó csil­lag­gal. A rönt­gen­su­gár­zás on­nan szár­ma­zik, ahol az anyag­áram a fő­kom­po­nens fel­szí­né­be üt­kö­zik (fe­ke­te pont). A HeI 4471 emisszió for­rá­sa a do­nor­csil­lag fő­kom­po­nens ál­tal meg­vi­lá­gí­tott ré­sze (vo­nal­ká­zott te­rü­let), de in­nen ered az egyéb, lát­ha­tó tar­to­mány­be­li mo­du­lált su­gár­zás is. A HeII vo­na­lak a fő­kom­po­nens egyen­lí­tő­je kö­rü­li gyű­rű­ben ke­let­kez­nek (vas­tag fe­ke­te vo­nal).
[Ro­e­lofs és tsai]

A HM Cnc tá­vol­sá­ga 5 kpc kö­rü­li, s bár ez az ér­ték elég­gé bi­zony­ta­lan, a rend­szer be­csült pa­ra­mé­te­rei alap­ján Ro­e­lofs és kol­lé­gái meg­ha­tá­roz­ták a ket­tős ál­tal ge­ne­rált gra­vi­tá­ci­ós hul­lá­mok­nak a Föl­dön vagy boly­gónk kö­ze­lé­ben ész­lel­he­tő amp­li­tú­dó­ját: h ≈ 10-22. Pon­to­sab­ban, ez a di­men­zió nél­kü­li pa­ra­mé­ter ar­ról ad fel­vi­lá­go­sí­tást, hogy a gra­vi­tá­ci­ós hul­lá­mok mi­lyen ará­nyú tor­zu­lást okoz­nak a tér­idő szer­ke­ze­té­ben an­nak adott pont­ján, az elekt­ro­mág­ne­ses hul­lá­mok klasszi­kus amp­li­tú­dó­já­val a h idő sze­rin­ti de­ri­vált­ja kap­csol­ha­tó össze. A h be­csült ér­té­ke azt jel­zi, hogy a gra­vi­tá­ci­ós hul­lá­mok de­tek­tá­lá­sá­ra ter­ve­zett űr­be­ren­de­zé­sek, pél­dá­ul a LI­SA (La­ser In­ter­fe­ro­me­ter Space An­ten­na) szá­má­ra a HM Cnc az egyik leg­könnyeb­ben mér­he­tő for­rás le­het.

Az ered­mé­nye­ket rész­le­te­ző szak­cikk az Ast­rophy­si­cal Jour­nal Let­ters c. fo­lyó­irat­ban fog meg­je­len­ni.

For­rás:

Valid CSS!
Hy-phen-a-tion