הנתונים של NuSTAR שנמדדו בין מרץ 2014 ליוני 2016, יחד עם תצפיות האנרגיה הנמוכה מטלסקופ החלל ‘ניוטון’ של סוכנות החלל האירופית, הסתבר שמדידות קרני X הגיעו ממקור של רוחות כוכבים המתנגשות זו בזו, בטמפרטורה של מעל 40 מיליון מעלות צלזיוס. ואולם NuSTAR זיהה כי מקור קרני ה-X פולט מעל 30 אלף אלקטרון וולט, פי 3 משניתן להסביר על ידי גלי הלם של רוחות כוכבים מתנגשות. לשם השוואה, האנרגיה של אור נראה נעה בין 2 ל-3 אלקטרון וולט.
אטא קארינה היתה מוכרת לאסטרונומים ככוכב לא מיוחד עד שנת 1837. אז החל הכוכב לגדול ולהתבהר בשל התפרצות גדולה שאירעה בו. למשך זמן קצר במהלך שנת 1843 הוא היה הכוכב השני הבהיר ביותר בשמים לפני ששוב נמוג.
מאה שנה לאחר מכן, בשנות הארבעים של המאה ה-20 הוא החל שוב לגדול, והפך לכוכב משתנה כאשר נמדדו תנודות קטנות בבהירותו במחזור של אחת לחמש וחצי שנים. ההתפרצות הגדולה של המאה ה-19 והשינויים האחרים בבהירותו בעשורים האחרונים הם עדיין בגדר תעלומה לאסטרופיזיקאים.
בתחילת המאה ה-20 הבחינו האסטרונומים כי אטא קארינה הוא עצם גדול יחסית ועמום, ולא נקודה נקיה כמו כוכב טיפוסי. ככל שהערפילית התפשטה והטלסקופים השתפרו, התברר כי (דובר בענן גדול של אבק וגז ששמו ערפילית הומונקולוס, והוא מוצג כאן בתמונת טלסקופ החלל האבל, נפלט במהלך ההתפרצות הגדולה של המאה ה-19 ומתרחב כלפי חוץ.
כעת, קוטרה של הערפילית הוא כשנת אור. הענן המתרחב מכיל מספיק חומר כדי ליצור לפחות 10 עצמים בגודל השמש שלנוו האסטרונומים עדיין לא יכולים (יודעים) להסביר מה גרם להתפרצות הזאת.
מחקר חדש שבו נעשה שימוש בנתונים מטלסקופ החלל NuSTAR של נאס”א, מראה כי אטא קארינה מאיצה חלקיקים לאנרגיות גבוהות, וחלקם מגיעים לכדור הארץ בצורה של קרינה קוסמית.
“אנו יודעים כי התפרצויות חלקיקי קרינה קוסמית יכולות להגיע כמעט למהירות האור, ולקבל דחיפה אנרגטית.” אומר קנג’י האמאגוצ’י, אסטרופיזיקאי ממרכז טיסות החלל גודארד של נאס”א במרילנד והחוקר הראשי במחקר. “תהליכים דומים חייבים להתרחש בסביבות קיצוניות, והניתוח שלנו הראה שאטא קארינה הוא אחת מהסביבות הללו.”
אסטרונומים יודעים כי קרניים קוסמיות בעלות אנרגיות גבוהות ממיליארד אלקטרון וולט (eV) מגיעים כל הזמן מחוץ למערכת השמש שלנו אך מכיוון שהחלקיקים האלה–אלקטרונים, פרוטונים וגרעיני אטומים -כולם נושאים מטען חשמלי, הם מוסטים ממסלוליהם בכל פעם שהם נתקלים בשדות מגנטיים. הדבר מסית את הנתיבים שלהם וממסך את מקורם.
מערכת אטא קארינה הנמצאת כ-7,500 שנות אור בכיוון קבוצת הכוכבים הדרומית קארינה היתה ידועה בשל התפרצותה במאה ה-19 שגרמה לה להיות הכוכב השני בבהירותו בשמים לפרק זמן קצר. היא גם מוקפת בערפילית של חומר המתפשטת החוצה כתוצאה מההתפרצות אך הסיבה להתפרצות זו מובנת רק בקושי.
המערכת מכילה זוג כוכבים מסיביים האחד כבד פי 90 מהשמש והשני פי 30, המקיפים זה את זה במסלול אליפטי המביא אותם קרוב מאוד זה לזה – מרחק של כ-225 מיליון ק”מ (קרוב למרחק הממוצע של מסלול מאדים סביב השמש שלנו).
“שני הכוכבים המרכיבים את מערכת אטא קארינה פולטים החוצה חומרים בתהליך הדומה לרוח השמש שלנו.” אומר מייקל קוקורן, חבר צוות החוקרים, אף הוא מגודארד. “כאשר כיוון התנגשות של רוחות שני הכוכבים משתנה במהלך המחזור, נוצרים גלי X בעלי אנרגיות נמוכות, ואנו עוקבים אחריהם מזה למעלה משני עשורים.”
טלסקופ החלל ‘פרמי’ של נאס”א צופה על מקורות של קרינה בתחום קרני הגאמא – אור בעל אנרגיה גבוהה בהרבה מזו של קרני X מכיוון אטא קארינה, אך האסטרונומים לא יכלו לאשר את הקשר בין התצפיות בשני אורכי הגל. כדי לגשר על הפער בין האנרגיה הנמוכה לקרינת ה-X ותצפיות ‘פרמי’, פנו המאגוצ’י ועמיתיו ל-NuSTAR. טלסקופ החלל NuSTAR ששוגר ב-2012, יכול להתמקד בקרני רנטגן בעלות אנרגיה גבוהה הרבה יותר מאשר כל טלסקופ קודם.
באמצעות הנתונים החדשים של NuSTAR שנמדדו בין מרץ 2014 ליוני 2016, יחד עם תצפיות האנרגיה הנמוכה מטלסקופ החלל ‘ניוטון’ של סוכנות החלל האירופית, הסתבר שמדידות קרני X הגיעו ממקור של רוחות כוכבים המתנגשות זו בזו, בטמפרטורה של מעל 40 מיליון מעלות צלזיוס. ואולם NuSTAR זיהה כי מקור קרני ה-X פולט מעל 30 אלף אלקטרון וולט, פי 3 משניתן להסביר על ידי גלי הלם של רוחות כוכבים מתנגשות. לשם השוואה, האנרגיה של אור נראה נעה בין 2 ל-3 אלקטרון וולט.
הניתוח של אנשי הצוות, שפורסם בכתב העת Nature Astronomy מראה כי עוצמת פליטות קרני ה-X משתנה במקביל לשינויים בתדירויות אורכי גל אחרים בהתאם למחזור ההקפה של שני הכוכבים ומראים דפוס דומה לזה של קרני הגאמא שנמדדו על ידי ‘פרמי’.
החוקרים אומרים כי “ההסבר הטוב ביותר לקרינת הרנטגן החזקה ופליטת הגאמא היא שאלקטרונים מואצים בגלי הלם חזקים לאורך הגבול בין רוחות הכוכבים. האצת האנרגיה הענקית שנגרמת בשל האינטראקציות של אלקטרונים אלה, חלקם מואצים למהירויות ענק, חייבים לברוח מהמערכת, ובסופו של דבר חלקם מגיעים לכיוון כדור הארץ, כאן הם נמדדות כקרניים קוסמיות.”
“אנחנו יודעים כבר זמן מה כי האזור סביב אטא קארינה הוא מקור של פליטות חזקות של קרני גאמא”, אמרה פיונה הריסון, החוקרת הראשית של NuSTAR ופרופסור לאסטרונומיה בקלטק בפסדינה, קליפורניה. “אבל עד שNuSTAR לא הצליח לאתר את מקור הקרינה ולהראות שהיא מגיעה מכוכב כפול וללמוד את תכונותיו בפרוטרוט, המקור היה לא ברור.”
