Pulsarji so hitro vrteča se trupla masivnih zvezd. Ena takšnih skrivnosti: zakaj imajo pulsari milijonske stopinje žarišč okoli polov? Novi podatki ESA-jevega observatorija XMM-Newton X-Ray postavljajo dvom v teorijo, da se nabiti delci trčijo na površino pulsara na njegovih polih. XMM-Newton ni videl emisij rentgenskih žarkov v več starih pulsarjih, ki bi morali biti zelo svetli, če bi se delci neprestano trkali.
Super občutljivost ESA-jevega rentgenskega observatorija XMM-Newton je pokazala, da je treba preučiti prevladujočo teorijo o tem, kako zvezdni trupla, znani kot pulsari, ustvarjajo svoje rentgenske žarke. Zlasti energija, potrebna za generiranje milijonskih polarnih žarišč, ki jih vidimo na hladilnih nevtronskih zvezdah, lahko prihaja pretežno od znotraj pulsarja, ne od zunaj.
Pred devetindvajsetimi leti sta Cambridgeova astronoma Jocelyn Bell-Burnell in Anthony Hewish odkrila pulsarje. Ti nebesni objekti so močno magnetizirana vrteča jedra mrtvih zvezd, od katerih je vsaka le 20 kilometrov, vendar vsebujejo približno 1,4-krat večjo maso Sonca. Še danes zmedejo astronomi po vsem svetu.
"Teorija o tem, kako pulsarji oddajajo svoje sevanje, je še vedno v povojih, tudi po skoraj štiridesetih letih dela," pravi Werner Becker, Max-Planck Institut za zunajstrahne fizike iz Garchinga, Nemčija. Obstaja veliko modelov, vendar nobene sprejete teorije. Zdaj, zahvaljujoč novim opazovanjem XMM-Newtona, so morda Becker in sodelavci našli ključni del sestavljanke, ki bo teoretikom pomagal razložiti, zakaj imajo hladilne nevtronske zvezde žarišča v svojih polarnih regijah.
Med propadom masivnih zvezd se nevtronske zvezde oblikujejo s temperaturo več kot milijardo (1012 K) stopinj. Takoj ko se rodijo, se začnejo ohlajati. Kako se ohladijo, mora biti odvisno od fizikalnih lastnosti prekomerne snovi znotraj njih.
Opazovanja s prejšnjimi rentgenskimi sateliti so pokazala, da rentgenski žarki iz hladilnih nevtronskih zvezd prihajajo iz treh regij pulsara. Prvič, celotna površina je tako vroča, da oddaja rentgenske žarke. Drugič, v magnetni okolici pulsarja so nabiti delci, ki oddajajo rentgenske žarke, ko se premikajo navzven, vzdolž linij magnetnega polja. Tretjič, in bistveno za to zadnjo preiskavo, mlajši pulsari kažejo rentgenske žariščne točke na svojih polih.
Doslej so astronomi verjeli, da se žarišča pojavijo, ko se nabiti delci trpijo s površino pulsara na polovicah. Vendar so zadnji rezultati XMM-Newtona postavili dvom v to stališče.
XMM-Newton je zajel podrobne poglede na rentgensko emisijo petih pulsarjev, od katerih je bil star do nekaj milijonov let. "Noben drug rentgenski satelit tega ne more opraviti. Samo XMM-Newton je sposoben opazovati podrobnosti njihovega rentgenskega sevanja, "pravi Becker. On in njegovi sodelavci niso našli nobenih dokazov o površinski emisiji niti o polarnih žariščih, čeprav so od zunaj premikajočih se delcev videli emisije.
Pomanjkanje površinske emisije ne preseneča. V nekaj milijonih let od svojega rojstva so se ti pulsarji ohladili z milijard stopinj na veliko manj kot 500 000 stopinj Celzija, kar pomeni, da je njihova rentgenska emisija na celotni površini zbledela.
Vendar je pomanjkanje polarnih žarišč v starih pulsarjih veliko presenečenje in kaže, da segrevanje območij polarne površine z obstreljevanjem z delci ni dovolj učinkovito, da bi ustvarilo pomembno toplotno komponento rentgenskih žarkov. "V primeru tri milijona let starega pulsarja PSR B1929 + 10 prispevek katerega koli ogrevanega polarnega območja znaša manj kot sedem odstotkov celotnega zaznanega rentgenskega toka," pravi Becker.
Zdi se, da konvencionalni pogled ni edini način, da pogledamo na problem. Alternativna teorija je, da bo toplota, ujeta v pulsarju od njegovega rojstva, usmerjena do polov z intenzivnim magnetnim poljem znotraj pulsarja. To je zato, ker se toplota prenaša na elektrone, ki so električno nabiti in bodo tako usmerjeni z magnetnimi polji.
To pomeni, da polarne žarišča pri mlajših pulsarjih nastajajo predvsem iz toplote znotraj pulsarja, ne pa iz trka delcev zunaj pulsarja. Zato bodo zbledeli od pogleda na enak način kot emisije na celotni površini. "O tem stališču se še razpravlja, vendar ga zelo podpirajo nova opažanja XMM-Newtona," pravi Becker.
Skoraj štirideset let od odkritja pulsarjev se zdi, da imajo stari pulsari še vedno nove trike za poučevanje astronomov.
Izvirni vir: ESA News Release
